JP3923875B2 - 接続装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動体側と供給源側との間で、信号や電気等の伝達対象の経路を接続するための接続装置及びそれを用いたケーソン掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、有毒ガスの発生区域、爆発の危険が存在する区域、気圧の非常に高い区域など、人が立ち入り難い場所においては、各種の機械や装置が使用されている。このような機械や装置には、例えば電力や信号、或いは水、油等の液体、圧縮空気等の気体など、各種の伝達対象が一時的に或いは連続的に系外から伝達経路を経由して供給される。
【０００３】
このような場所で使用される機械や装置の点検や修理等を行う場合、作業者がその場所に進入して作業することは非常に危険が伴い、また、作業性が低下しやすい。
【０００４】
そのため、このような機械や装置では、人が立ち入ることが容易な場所に回収して、修理や点検整備等を行えるようにするのが好ましい。
【０００５】
しかし、このような機械や装置に伝達対象を供給するための設備が、人が立ち入り難い場所の内部に設置されているような場合、その場所から系外に機械や装置を回収するには、内部の伝達経路を切断する必要があり、また、その場所に再び搬入するには、再度、供給源側と移動体側との伝達経路を接続する必要がある。この供給源側と移動体側との間の伝達経路を離接する操作も、無人で行えるようにするのがより好ましい。
【０００６】
この伝達経路の離接の操作を無人で機械的に行えるようにするには、供給源側と移動体側のそれぞれの接続部を精度良く所定の相対位置となるように位置合わせする必要がある。特に、接続部が嵌合により接続される場合には、供給源側の接続部と移動体側の接続部との位置合わせを三次元的に高度に行わなければ、自由に離接することが困難になったり、更に、不充分な嵌合状態となって接続部が外れ易くなるなどの問題点が生じる。
【０００７】
伝達経路の離接の操作を無人で行える装置として、精密に動作を制御可能な機械や装置では、遠隔操作により接続、切離しできるコネクタが提案されている。例えば、下記特許文献１では、略位置合わせされた状態のコネクタを接続する際、四角筒形の外殻を用いて更に向きを合わ易くしている。
【０００８】
また、下記特許文献２では、平行移動機構により平行面上を移動させて略位置合わせされた状態でコネクタを接続できるコネクタ遠隔着脱装置が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−２８９７５１号公報。
【００１０】
【特許文献２】
特開２００２−２３１３８０号公報。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、位置ずれを生じ易い供給源側の接続部と移動体側の接続部とを嵌合可能な程度に三次元的に精度良く位置合わせすることは容易でなく、特に、大荷重が付加されるケーソン掘削機などのように、接続部の離接時の位置ずれに比べ、通常の稼働時には大きな位置ずれが許容される機械や装置の場合、嵌合可能な程度に供給源側の接続部と移動体側の接続部とを三次元的に精度良く位置合わせすることは極めて困難であった。
【００１２】
更に、このような問題は、人が立ち入り難い場所で使用される機械や装置の場合に限らず、他の分野の機械や装置においても同様である。
【００１３】
そこで、この発明は、供給源側と移動体側との接続部の位置合わせと接続操作が容易で、接続部の離接を自動化し易い接続装置、更には接続状態を確実に維持することができる接続装置を提供することを目的とする。
【００１４】
係る課題を解決するために、請求項１に記載の接続装置は、移動体側が走行用レールに移動可能に吊設されると共に、該移動体側に伝達対象を供給するための供給源側が、前記走行レールに並設されたケーブル用レールに移動可能に吊設され、前記移動体側と前記供給源側とが前記伝達対象を供給可能に連結されて前記移動体側が移動することにより、前記供給源側が該移動体側に従って移動可能に構成され、前記供給源側には、前記ケーブル用レールに移動可能に吊設された固定ボックス部と、該固定ボックス部に前記移動体側に向けて進退自在に支持された第１の連結体とが設けられ、該第１の連結体には、前記伝達対象を供給又は遮断する第１の接続部と、接続時の案内を行う第１のガイド部とを有し、前記移動体側には、前記第１の接続部に接続可能な第２の接続部と、前記第１のガイド部に連結可能な第２のガイド部とを有する第２の連結体が設けられ、前記第１及び第２の連結体の少なくとも一方が、前記移動体側又は供給源側に弾性部材を介して配設されて前記第１及び第２の連結体の略離接方向に変位可能に構成されるとともに、前記第１及び第２の接続部の少なくとも一方が、前記第１又は第２の連結体に該第１及び第２の連結体の離接方向に対して略垂直な方向に変位自在に配設され、駆動手段で前記第１の連結体を前記第２の連結体に接近させる方向に移動させることにより、前記第１及び第２のガイド部が連結されて前記第１及び第２の接続部が位置合わせされ、該駆動手段で更に前記第１の連結体を前記第２の連結体に接近させる方向に移動させることにより、前記第１の接続部と第２の接続部とが接続されるように構成され、前記第１の連結部と前記第２の連結部とを連結する所定位置に反力受け部材が設けられ、前記第１及び第２の連結体の連結時に、前記供給源側に前記ケーブル用レールと交差する方向に生じる反力を、前記固定ボックス部が前記反力受け部材に当接して受けるように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の接続装置は、請求項１に記載の構成に加え、前記反力受け部材は、前記固定ボックス部を前記所定位置で磁着可能な電磁石を備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の接続装置は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記第１の連結体には、雄ねじ体が回動自在に設けられると共に、該雄ねじ体を正転又は逆転させる駆動モータと、該駆動モータの非通電時に前記雄ねじ体の回転を阻止するブレーキとが設けられ、前記固定ボックス部には、前記雄ねじ体の一端側が螺合された進退用雌ねじ体が固定されるとともに、前記第２の連結体には、前記雄ねじ体の他端側が螺合可能な連結用雌ねじ体が固定され、前記駆動モータで前記雄ねじ体が回転させられて該雄ねじ体が前記進退用雌ねじ体に対して移動することにより、前記第１の連結体が前進して前記第１及び第２のガイド部が連結され、次いで前記雄ねじ体の他端側が前記連結用雌ねじ体に螺合するように構成されたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４に記載の接続装置は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記第１又は第２のガイド部の一方は、前記第１及び第２の連結体の離接方向に沿って配設されて先端に錐体部を有する柱状部を備え、他方は、前記離接方向に沿って配設されて前記柱状部を挿入可能な筒部を備え、前記柱状部が前記筒部に挿入されることにより、前記第１及び第２の接続部が位置合わせされるように構成されたことを特徴とする。
【００１８】
さらに、請求項５に記載の接続装置は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の構成に加え、前記移動体側が、作業室スラブに敷設された前記走行用レールを移動するケーソン掘削機であり、前記供給源側が、前記ケーソン掘削機に前記伝達対象を伝達する供給ケーブルであることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を用いて説明する。ここでは、ニューマチックケーソン工法のケーソン掘削機にこの発明を適用している。
【００２０】
このニューマチックケーソンは、図１及び図２に示すように、ケーソン躯体１０の下部に、作業室スラブ１１によって仕切られた作業室１２が設けられ、この作業室１２内が図示しない空気圧縮機から送気される高圧の圧縮空気により、地下水圧に見合う高い気圧となっている。
【００２１】
この作業室１２には、作業室スラブ１１に走行用レール１３が敷設され、遠隔操作可能な電動式のケーソン掘削機１５が移動可能に吊設されている。ケーソン掘削機１５には、動力伝達ケーブルとしての電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７とが接続されて、電力及び制御信号が供給されるように構成されている。
【００２２】
電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７は、走行用レール１３と平行に敷設されたケーブル用レール２１に所定間隔で、多数のケーブル支持具であるケーブル滑車２２を介して支持されており、ケーブル用レール２１に沿って移動自在となっている。そのため、ケーソン掘削機１５が走行用レール１３に沿って移動すると、電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７がケーソン掘削機１５に従って移動可能である。
【００２３】
作業室１２の上部には、ケーソン掘削機１５を収容可能な回収ロック１９が設けられ、この回収ロック１９と作業室１２との間の作業室スラブ１１には、開口部１１ａを通して作業室１２と回収ロック１９との間でケーソン掘削機１５を出入り可能な回収部１８が設けられている。
【００２４】
そして、このケーソン掘削機１５は、回収ロック１９に出し入れされる際に、回収部１８において電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７を離接可能にするため、ケーソン掘削機１５と電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７との間に接続装置２０が装着されている。
【００２５】
なお、回収部１８には、ケーソン掘削機１５を作業室１２と回収ロック１９との間で昇降させる図示しない昇降装置や開口部１１ａを気密に開閉可能な開閉扉、さらに、電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７を切り離した状態のケーソン掘削機１５を走行用レール１３及びケーブル用レール２１と開口部１１ａとの間で横行可能な横行レール１４等が設けられている。
【００２６】
次に、ケーソン掘削機１５と電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７との間に装着された接続装置２０について説明する。
【００２７】
接続装置２０は、図３乃至図７に示すように、ケーブル用レール２１に移動可能に吊設された固定ボックス部３１と、この固定ボックス部３１に進退自在に支持され、供給源側の電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７の端部に装着された第１の連結体としてのボデイ部３２と、移動体側のケーソン掘削機１５に装着されて、ボデイ部３２が離接可能な第２の連結体としてのプラグ部３３とが設けられている。
【００２８】
まず、固定ボックス部３１は、図３及び図８に示すように、作業室スラブ１１にレール固定金物２１ａを用いて敷設されたケーブル用レール２１にケーブル滑車２２が走行自在に配置され、このケーブル滑車２２に固定されたバネケース２３内にバネ部材２３ａが上下方向に弾性変形可能に収容され、このバネ部材２３ａに固定ボックス部３１が吊設されている。そのため、固定ボックス部３１は、図８の正面視において、上下左右及び傾斜方向に変位可能となっている。
【００２９】
この固定ボックス部３１は、ボデイ部３２側となる側面に、ボデイ部３２の進退用雌ねじ体２８と、ボデイ部３２の進退方向の移動を案内可能なガイド孔２９とを備えている。
【００３０】
次に、ボデイ部３２には、図３乃至図７に示すように、ボデイケース３６の略中心を貫通した状態で、雄ねじ体３７が回動自在に配設されている。雄ねじ体３７はボデイケース３６から固定ボックス部３１側及びプラグ部３３側に突出しており、固定ボックス部３１側が進退ねじ部３８、プラグ部３３側が連結ねじ部３９となっている。そして連結ねじ部３９と進退ねじ部３８とには、同一方向に同一ピッチで台形ねじが形成されている。この台形ねじのピッチとしては、雄ねじ体３７の外径の１／１０程度とするのが望ましい。
【００３１】
この雄ねじ体３７は、進退ねじ部３８及び連結ねじ部３９側に配置されたベアリング４７、４８によりボデイケース３６に回動自在に装着されており、進退ねじ部３８及び連結ねじ部３９の間の中間部４２の外径がベアリング４７、４８の内径より大きく形成されることにより、雄ねじ体３７がボデイ部３２に対して軸方向に移動しないように構成されている。
【００３２】
雄ねじ体３７の進退ねじ部３８と連結ねじ部３９との間の中間部４２には、ギア４３が装着されて、ボデイケース３６に固着された駆動モータ４４の駆動ギア４６から正転及び逆転方向の回転力が伝達されるようになっている。
【００３３】
また、駆動モータ４４には電磁ブレーキ４９が装着されており、駆動モータ４４の非通電時の駆動を停止させて雄ねじ体３７の回転を阻止できるようになっている。駆動モータ４４及び電磁ブレーキ４９は地上からの遠隔操作が可能である。
【００３４】
ボデイケース３６の固定ボックス部３１側の側面では、ボデイケース３６から突出した進退ねじ部３８が固定ボックス部３１の進退用雌ねじ体２８に常に螺合されており、また、この進退ねじ部３８の両側の離間した位置には、雄ねじ体３７の軸方向に沿ってガイドロッド６０が突設されて、固定ボックス部３１のガイド孔２９に摺動自在に常に嵌合されている。
【００３５】
そのため、雄ねじ体３７の進退ねじ部３８が正転又は逆転すると、進退用雌ねじ体２８に対して雄ねじ体３７が軸方向に移動し、ボデイ部３２を固定ボックス部３１に対して進退させることができるように構成されている。
【００３６】
また、ボデイケース３６の固定ボックス部３１側の側面には、図４及び図７に示すように、固定ボックス部３１との所定の近接位置を検知するように監視制御手段の一部としてのリミットスイッチ３０ａが配設されている。このリミットスイッチ３０ａは、固定ボックス部３１のボデイ部３２側に突設されたリミットスイッチ押部３０ｂが接触することにより、ボデイ部３２が固定ボックス部３１に最も接近した位置を検出するように構成されている。なお、図では１個のリミットスイッチを配置しているが、複数個配置することは好ましい。
【００３７】
一方、ボデイケース３６のプラグ部３３側の側面には、図４及び図９に示すように、第１のガイド部としての雄ガイド部材５１が雄ねじ体３７からできるだけ離れた左右両側の位置に、雄ねじ体３７の軸方向に突出した状態で固設されている。この雄ガイド部材５１は、ボデイケース３６側が一定の直径を有する円柱部５２となり、そのプラグ部３３側の先端が円錐部５３となっている。この円錐部５３の頂部のテーパ角度は４０°〜６０°程度とするのが望ましい。
【００３８】
この雄ガイド部材５１のボデイケース３６からの突出量は、連結ねじ部３９の先端より多く、連結ねじ部３９の突出量より円柱部５２の長さが長くなっている。より具体的には、ボデイケース３６から連結ねじ部３９の先端までの長さより円柱部５２を円柱部５２の直径の１／８〜１／４程度長くするのが望ましい。なお、円柱部５２と円錐部５３との間には角部を設けないのが望ましい。
【００３９】
さらに、ボデイ部３２のプラグ部３３側の側面には、電源ケーブル１６又は制御ケーブル１７が接続されて、それぞれ伝達対象である電力及び制御信号を供給又は遮断可能な第１の接続部としての電源ボデイ５５と制御ボデイ５６とが、雄ねじ体３７の軸方向に突出して装着されており、。この電源ボデイ５５と制御ボデイ５６のボデイケース３６からの突出量は連結ねじ部３９の先端より少なくなっている。
【００４０】
これらの電源ボデイ５５と制御ボデイ５６は、図１１に示すように、電源ボデイ５５と制御ボデイ５６がコネクタ固定板２６に固着され、このコネクタ固定板２６に設けられた装着孔２６ａに装着ボルト２７を貫通させてボデイケース３６に取り付けることにより装着されている。ここでは、装着ボルト２７の軸部２７ａが装着孔２６ａの内径より小さい外径を有し、かつ、軸部２７ａの軸方向の長さは装着孔２６ａより長いため、装着ボルト２７の軸部２７ａの外径と装着孔２６ａの内径との差の範囲で、コネクタ固定板２６が雄ねじ体３７の軸方向の直交方向に変位自在に構成されている。
【００４１】
また、コネクタ固定板２６には、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６の突出方向、即ち、雄ねじ体３７の軸方向に突出する大径ピン２４ａと、大径ピン２４ａより小径で突出量の少ない小径ピン２４ｂと、筒状の突出した大径ソケット２４ｃと、大径ソケット２４ｃより小径で突出量の少ない筒状の小径ソケット２４ｄとが固着されている。これらは、プラグ部３３と連結時に、コネクタ固定板２６を変位させて電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６を位置決めできるように構成されている。
【００４２】
さらに、ボデイケース３６のプラグ部３３側の側面には、図７に示すように、プラグ部３３との所定の近接位置を検知する監視制御手段の一部としてのリミットスイッチ５７ａが配設されている。このリミットスイッチ５７ａも、複数設けることが可能である。
【００４３】
次に、第２の連結部材としてのプラグ部３３は、図４及び図１０に示すように、ケーソン掘削機１５に固着された固定金物６１にプラグケース６２が支持され、このプラグケース６２のボデイ部３２側の側面の略中心位置に、連結用雌ねじ体６３が突出した状態で配置され、連結用雌ねじ体６３の軸方向が雄ねじ体３７の軸方向に沿うようにプラグケース６２に固定されている。また、連結用雌ねじ体６３には、雄ねじ体３７の連結ねじ部３９が螺合可能に同一方向に同一ピッチで台形ねじ溝が形成されている。この連結用雌ねじ体６３の長さは、少なくとも雄ねじ体３７の連結ねじ部３９の外径の１．５倍以上とするのが望ましい。
【００４４】
このプラグケース６２のボデイ部３２側の側面には、第２のガイド部としての筒状体６５が連結用雌ねじ体６３の左右両側に、連結用雌ねじ体６３の軸方向に突出した状態で固定されている。筒状体６５はボデイ部３２の雄ねじ体３７と雄ガイド部材５１との間隔と同一間隔で固定され、雄ガイド部材５１を挿入抜脱可能となっている。なお、筒状体６５の内径は、雄ガイド部材５１の円柱部５２の外径より大きくなっている。
【００４５】
また、筒状体６５のプラグケース６２からの突出量は、連結用雌ねじ体６３と略同等であり、筒状体６５に雄ガイド部材５１の円錐部５３及び円柱部５２の一部が挿入された状態で、連結用雌ねじ体６３に雄ねじ体３７が螺合開始するように配置されている。
【００４６】
さらに、プラグケース６２のボデイ部３２側の側面には、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６に接離可能な第２の接続部としての電源プラグ６７と制御プラグ６８とが連結用雌ねじ体６３の軸方向に突出して装着されている。この電源プラグ６７及び制御プラグ６８は、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と完全に接続された状態で実質的に遊びのない嵌合状態となるように構成されおり、また、図示しない回路部材によりケーソン掘削機１５の制御部等に電気的に接続されている。
【００４７】
電源プラグ６７及び制御プラグ６８の突出量は、連結用雌ねじ体６３と略同等であり、連結用雌ねじ体６３に雄ねじ体３７が螺合された後に、電源プラグ６７及び制御プラグ６８が電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６に接続を開始できるとともに、連結用雌ねじ体６３に雄ねじ体３７が完全に螺合された状態で、電源プラグ６７及び制御プラグ６８が電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６に完全に接続された嵌合状態となるように配置されている。
【００４８】
これらの電源プラグ６７と制御プラグ６８では、図１１に示すように、電源プラグ６７と制御プラグ６８がコネクタ固定板６９に固着され、このコネクタ固定板６９に設けられた装着孔６９ａに装着ボルト７０を貫通させてプラグケース６２に取付けることにより装着されている。ここでは、装着ボルト７０の軸部７０ａが装着孔６９ａの内径より小さい外径を有し、かつ、軸部７０ａの軸方向の長さは装着孔６９ａより長いため、装着ボルト７０の軸部７０ａの外径と装着孔６９ａの内径との差の範囲で、コネクタ固定板６９が連結用雌ねじ体６３の軸方向の直交方向に変位自在に構成されている。
【００４９】
また、コネクタ固定板６９には、電源プラグ６７及び制御プラグ６８の突出方向、即ち、連結用雌ねじ体６３の軸方向に突出して、ボデイ部３２のコネクタ固定板２６の大径ソケット２４ｃと連結する大径ピン７４ａと、大径ピン７４ａより小径で突出量の少なく、小径ソケット２４ｄと連結する小径ピン７４ｂと、大径ピン２４ａと連結する筒状の突出した大径ソケット７４ｃと、大径ソケット７４ｃより小径で突出量が少なく、小径ピン２４ｂと連結する小径ソケット７４ｄとが固着されている。これらは、ボデイ部３２と連結時に、コネクタ固定板６９を変位させて電源プラグ６７及び制御プラグ６８を位置決めできるように構成されている。
【００５０】
また、プラグケース６２のボデイ部３２側には、ボデイ部３２に装着されたリミットスイッチ５７ａに対応する位置にリミットスイッチ押部５７ｂが突設され、ボデイ部３２が最もプラグ部３３側に接近した位置を検知できるように構成されている。
【００５１】
さらに、このプラグケース６２では、図７及び図１０に示すように、ケーソン掘削機１５に固定された固定金物６１に矩形のバネケース７２が設けられ、このバネケース７２に収容されて、少なくとも連結用雌ねじ体６３の軸方向に弾性変形可能なばね部材７２ａを介して支持されており、プラグケース６２が連結用雌ねじ体６３の軸方向に変位可能となっている。このばね部材７２ａは上下方向にも移動可能に収容である。また、固定金物６１には水平ガイド面７３ａを有するそり部７３が設けられており、プラグケース６２がこの水平ガイド面７３ａ上に移動可能に載置された状態でばね部材７２ａに連結している。そのため、プラグケース６２は、図４の平面視において前後左右及び回動方向に変位可能である。
【００５２】
なお、この実施の形態の接続装置２０では、このような固定ボックス部３１、ボデイ部３２及びプラグ部３３の他に、作業室スラブ１１の回収部１８の横行レール１４と走行用レール１３及びケーブル用レール２１との分岐位置に、ボデイ部３２とプラグ部３３とが連結する際に生じる反力を受けるための反力受け部材７１が設けられている。この反力受け部材７１は、図４、図６及び７に示すように、固定ボックス部３１の背後の位置、即ち、ボデイ部３２とは反対側となる位置に、固定ボックス部３１が反力によりケーブル用レールと交差する方向に変位した際、背面が当接するように構成されいてる。
【００５３】
さらに、この実施の形態では、反力受け部材７１のケーソン掘削機１５の所定の停止位置に対応する反力受け部材７１の位置に、電磁石７５が配設されている。ここでは、ケーソン掘削機１５が停止した際、電磁石７５に通電されて固定ボックス部３１を所定位置で磁着し、位置ずれを防止可能となっている。
【００５４】
以上のような構成の接続装置２０を備えたケーソン掘削機１５においては、まず、通常のケーソン掘削機１５の稼働時には、作業室１２内で、ケーソン掘削機１５は走行用レール１３に吊設されて、接続装置２０により電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７が接続された状態であり、電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７からの電力及び制御信号によりケーソン掘削機１５が高圧の作業室１２内で移動及び掘削することが可能である。
【００５５】
このケーソン掘削機１５の点検、整備等を行うには、まず、ケーソン掘削機１５を電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７とともに走行させて、回収部１８の反力受け部材７１が設けられた走行用レール１３及びケーブル用レール２１の所定位置に停止させる。このとき、接続装置２０は、図５乃至図７に示すように、固定ボックス部３１が反力受け部材７１の位置で電磁石７５に磁着された状態となる。
【００５６】
そして、この状態で駆動モータ４４を駆動して雄ねじ体３７を回転させると、進退ねじ部３８が固定ボックス部３１の進退用雌ねじ体２８に対して移動し、ボデイ部３２が固定ボックス部３１側に後退する方向に移動する。これと同時に、連結ねじ部３９がプラグ部３３の連結用雌ねじ体６３から抜ける方向に移動し、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６が電源プラグ６７及び制御プラグ６８から脱離方向に移動する。さらに、雄ねじ体３７の回転を継続させると、連結ねじ部３９がプラグ部３３の連結用雌ねじ体６３から完全に脱離した状態になる。
【００５７】
その後、ケーソン掘削機１５を回収部１８の横行レール１４上を移動させ、開口部１１ａから回収ロック１９内に回収すれば、点検、整備などを行うことができる。このとき、電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７の端部の固定ボックス部３１及びボデイ部３２は回収部１８の反力受け部材７１が設けられたケーブル用レール２１上の所定位置に配置された状態となっている。
【００５８】
点検、整備等を終了後、再度、このケーソン掘削機１５を作業室１２内に搬入するには、まず、開口部１１ａからケーソン掘削機１５を、下降させて、横行レール１４により移動させ、回収部１８の走行用レール１３及びケーブル用レール２１の所定位置付近に配置する。
【００５９】
そして、ボデイ部３２の駆動モータ４４により雄ねじ体３７を回転させて進退ねじ部３８を進退用雌ねじ体２８に対して移動させ、ボデイ部３２を前進させてプラグ部３３に接近させる。
【００６０】
すると、雄ガイド部材５１の円錐部５３が筒状体６５に挿入を開始し、円錐部５３により筒状体６５を案内することにより、ケーソン掘削機１５の位置ズレによるプラグ部３３の位置ズレを減少することができる。このとき、プラグ部３３のプラグケース６２がバネ部材７２ａに連結されてそり部７３の水平ガイド面７３ａに配置されているため、プラグケース６２が変位でき、この変位により位置ズレを吸収する。
【００６１】
さらに、ボデイ部３２が前進してプラグ部３３に接近すると、円錐部５３が全て挿入されて円柱部５２の一部が筒状体６５に挿入され、これにより、雄ねじ体３７の連結ねじ部３９に対して連結用雌ねじ体６３が位置合わせされる。その後、雄ねじ体３７の連結ねじ部３９が連結用雌ねじ体６３と螺合を開始する。このとき、雄ねじ体３７と連結用雌ねじ体６３とは、通常、所定の回転位置まで螺合しないため、その間に進退ねじ部３８によりボデイ部３２がプラグ部３３側に接近、雄ねじ体３７が連結用雌ねじ体６３を当接状態で押圧することになるが、その移動量はバネ部材７２ａが変形することにより吸収されている。
【００６２】
そして、雄ねじ体３７の連結ねじ部３９と連結用雌ねじ体６３との螺合が進むと、図１１に示すようにボデイ部３２のコネクタ固定板２６の大径ピン２４ａ及び大径ソケット２４ｃと、プラグ部３３のコネクタ固定板６９の大径ソケット７４ｃ及び大径ピン７４ａとが連結し、その後、ボデイ部３２の小径ピン２４ｂ及び小径ソケット２４ｄと、プラグ部３３の小径ソケット７４ｄ及び小径ピン７４ｂとが連結することにより、各コネクタ固定板２６、６９をそれぞれ変位させ、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８とを正確に位置合わせする。
【００６３】
その状態で、さらに雄ねじ体３７の連結ねじ部３９を連結用雌ねじ体６３に螺合させると、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８とが接続され、互いに嵌合状態になる。
【００６４】
これにより、ケーソン掘削機１５に対する電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７の接続が完了し、再度、電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７から供給される電力及び信号に基づいて、ケーソン掘削機１５が稼働可能となる。
【００６５】
なお、この実施の形態では、ケーソン掘削機１５の作業室１２から回収ロック１９への回収操作や回収ロック１９から作業室１２への搬入操作の際、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８の離接のための各部の操作においては、監視制御手段の一部としての監視カメラ７７や除き窓、或いはリミットスイッチ３０ａ、５７ａ等の各種のセンサなどにより各部の位置や向きを検出して監視しつつ、駆動又は停止等の動作や速度などを制御して自動運転を行うことができる。
【００６６】
以上のように接離可能なこの実施の形態の接続装置２０によれば、駆動モータ４４によりボデイ部３２をプラグ部３３に接近させる方向に移動させるだけで、筒状体６５により雄ガイド部材５１が案内されて電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８との位置合わせを行うとともに、それらの接続を行うことが可能であり、走行用レール１３に吊設されたケーソン掘削機とケーブル用レール２１に吊設された電源ケーブル１６や制御ケーブル１７のように位置ずれが起こり易いものであっても、位置合せの操作と接続の操作が容易であり、接続部分の接続を自動化し易い。
【００６７】
また、ボデイ部３２が固定ボックス部３１に進退自在に支持され、ボデイ部３２に雄ねじ体３７が回動自在に設けられ、固定ボックス部３１に進退ねじ部３８が螺合された雌ねじ体２８が固定され、雄ねじ体３７が駆動モータ４４で回転されることにより、ボデイ部３２が前進又は後退されるように構成されているので、ケーソン掘削機１５を所定の位置に配置されてボデイ部３２から離間した位置に配置したまま、ボデイ部３２を移動させてプラグ部３３とボデイ部３２を連結させることが可能であり、ケーソン掘削機１５自体を移動させて連結する必要がなく、少ない力で連結することが可能である。しかも、ボデイ部３２を雄ねじ体３７の軸方向に沿って直線的に移動させることができるため、位置合わせを行いやすい。
【００６８】
しかも、雄ねじ体３７の回転により雄ガイド部材５１と筒状体６５が連結された後に雄ねじ体３７の連結ねじ部３９の先端部が連結用雌ねじ体６３に螺合されるように構成されているので、一つの雄ねじ体３７で電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８との位置合わせと、それらの接続操作とを行うことができ、駆動手段の構成をシンプルにすることができる。
【００６９】
また、雄ガイド部材５１と筒状体６５とにより位置合わせされた状態で雄ねじ体３７の連結ねじ部３９の先端部と連結用雌ねじ体６３とを螺合することができるため、ボデイ部３２とプラグ部３３との連結が容易である。
【００７０】
しかも、ボデイ部３２とプラグ部３３とが雄ねじ体３７と連結用雌ねじ体６３との螺合により連結されているため、ケーソン掘削機１５の稼働中の振動などによっても連結状態が脱離しにくく、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８との接続状態を維持しやすい。
【００７１】
特に、駆動モータ４４の非通電時に相対回転を阻止する電磁ブレーキ４９を装着したので、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８の接続部の接続後に、駆動モータ４４を非通電状態にすれば、雄ねじ体３７の回転を阻止することができ、そのため、雄ねじ体３７と連結用雌ねじ体６３との螺合状態を確実に維持することができ、ケーソン掘削機１５の稼働時の振動などにより電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８の外れを防止することができる。
【００７２】
また、雄ガイド部材５１と筒状体６５の連結時にケーソン掘削機１５より軽量のボデイ部３２及び固定ボックス部３１に生じる反力を受けるための反力受け部材７１を配置したので、雄ガイド部材５１と筒状体６５との摩擦等により生じる反力が大きくても、ボデイ部３２及び固定ボックス部３１が位置ズレを生じることがなく、位置合わせ操作が行い易い。
【００７３】
さらに、雄ガイド部材５１が円錐部５３及び円柱部５２からなり、円柱部５２が筒状体６５に挿入された後で電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８が接続されるので、円錐部５３の先端と筒状体６５部との間の遊びが大きいため、ケーソン掘削機１５の位置ずれによるプラグ部３３の位置ずれが大きくても、雄ガイド部材５１と筒状体６５とを連結することができる。
【００７４】
しかも、その後に円錐部５３と筒状体６５により位置ズレを修正することができ、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８を接続しやすい。
【００７５】
また、プラグ部３３のプラグケース６２が、ケーソン掘削機１５にバネ部材７２ａを介して固定され、略離接方向に変位可能に構成されているので、雄ガイド部材５１と筒状体６５の連結時や、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８の接続時に、互いに当接してから連結や接続を開始するまでの間の移動量や衝撃を、バネ部材７２ａにより吸収することができ、連結をスムースに行うことができる。
【００７６】
さらに、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６が固定されたコネクタ固定板２６や、電源プラグ６７及び制御プラグ６８が固定されたコネクタ固定板６９が、ボデイ部３２又はプラグ部３３に、装着ボルト２７、７０により、離接方向に対して略垂直な方向に３６０°何れにも変位自在に装着されているので、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８との僅かな位置ズレを容易に修正して正確に位置合わせすることができ、互いに嵌合することが可能である。
【００７７】
そして、このような接続装置２０を装着したケーソン掘削機１５によれば、ケーソン掘削機１５自体と電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７の端部との間の接続部分に上記のような接続装置２０が装着されているので、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８の位置合わせの操作や接続操作が容易であり、しかも、接続状態を確実に維持することも可能であるため、ケーソン掘削機１５と電源ケーブル１６や制御ケーブル１７の離接を極めて容易に行うことができ、位置合わせ及び接続操作の無人化が可能となる。
【００７８】
なお、上記実施の形態では、ボデイ部３２の雄ねじ体３７、雄ガイド部材５１、電源ボデイ５５、及び制御ボデイ５６の突出量を特定のものとし、プラグ部３３の連結用雌ねじ体６３、筒状体６５、電源プラグ６７、及び制御プラグ６８が略同等の突出量としたが、第１の連結部の第１のガイド部や第１の接続部などの突出量、第２の連結部の第２のガイド部や第２の接続部などの突出量は、第１のガイド部と第２のガイド部とが連結した後、第１の接続部と第２の接続部とが接続される順序が確保できれば、適宜、変更可能である。
【００７９】
また、上記実施の形態では、反力受け部材７１を配置した例について説明したが、例えば雄ガイド部材５１と筒状体６５との間の摺動抵抗が小さくて連結時に反力により固定ボックス部３１が大きく変位しなければ、反力受け部材７１は必ずしも必要ではない。
【００８０】
さらに、反力受け部材として、図１２のように、作業室スラブ１１に固定ボックス部３１の上面が当接可能なボス状の反力受け部材７６を設けることなども可能である。
【００８１】
また、上記では、雄ガイド部材５１と筒状体６５からなる２組のガイド部材を設けた例について説明したが、その数は適宜設定可能であり、一組としてもよく、３組以上設けることも可能である。
【００８２】
さらに、上記では、第１のガイド部として円柱部５２及び円錐部５３からなる雄ガイド部材５１を例示したが、柱状部および錐体部として角柱及び角錐からなる雄ガイド部材を用いたり、錐体部の代わりに頂部に球面等の曲面を設けた柱状体や、柱状体のみからなるもの、さらには、錐体部のみからなるものなど、他の形状を適宜使用することも可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述の通り、請求項１乃至５に記載の接続装置によれば、駆動手段で第１及び第２の連結体を接近させる方向に移動させることにより、第１及び第２のガイド部が連結されて第１及び第２の接続部が位置合わせされ、その後、更に第１及び第２の連結体を接近させる方向に移動させることにより、第１の接続部と第２の接続部とが接続されるように構成されているので、駆動手段により第１の連結部と第２の連結部とを接近させる方向に移動させるだけで、第１及び第２のガイド部により第１の接続部と第２の接続部との位置合わせと、それらの接続とを行うことができ、位置ずれが起こり易い移動体側と供給源側の各接続部同士の位置合せ操作と接続操作とが容易で、接続部の接続を自動化し易く、しかも、第１及び第２の連結体の少なくとも一方が、移動体側又は供給源側に弾性部材を介して配設されて第１及び第２の連結体の略離接方向に変位可能に構成されているので、第１及び第２のガイドの連結時や第１及び第２の接続部の接続時に、互いに当接してから連結や接続を開始するまでの間の第１及び第２の連結体の接近方向の移動量や衝撃を、弾性部材により吸収することができる。
【００８４】
さらに、第１及び第２の接続部の少なくとも一方が、第１又は第２の連結体に離接方向に対して略垂直な方向に変位自在に配設されているので、第１及び第２のガイド部を連結した状態で、更に、第１及び第２の接続部が変位することが可能であるため、第１及び第２の接続部同士の位置をより正確に修正することができ、互いに嵌合させることが容易である。
【００８５】
しかも、第１及び第２のガイド部の連結時に、供給源側に生じる反力を受けるための反力受け部材を所定位置に配置したので、第１の連結体の移動時に第１及び第２のガイド部の摺動等により大きな反力が生じても、第１の連結体や移動体側又は供給源側が反力により位置ズレを生じにくく、位置合わせの操作が行い易い。
【００８６】
また、請求項３に記載の接続装置によれば、第１の連結体に雄ねじ体が回動自在に設けられ、固定ボックス部に雄ねじ体の一端側が螺合された進退用雌ねじが固定され、雄ねじ体が駆動モータで回転されて正転又は逆転されることにより、雄ねじ体を進退用雌ねじ体に対して移動して一方の連結体が前進又は後退されるように構成されているので、移動体側と供給源側とが所定の離間した位置に配置された状態で、雄ねじ体を回転させれば、第１の連結体を移動させて第１及び第２のガイド部を連結させることが可能である。
【００８７】
しかも、この雄ねじ体の他端側が螺合される連結用雌ねじ体が、第２の連結体に固定され、第１及び第２のガイド部が連結された後に雄ねじ体の回転により螺合されるように構成されているので、一つの雄ねじ体で第１及び第２の接続部の位置合わせとそれらの接続操作とを行うことができ、駆動手段の構成をシンプルにすることができる。また、第１及び第２のガイド部により位置合わせされた状態で、第１の連結体の雄ねじ体の先端部と第２の連結体の雌ねじ体とを螺合することができ、第１及び第２の連結体の連結が容易である。しかも、第１及び第２の連結体とが雄ねじ体と雌ねじ体との螺合により連結されているため、振動などにより連結状態が脱離しにくく、第１及び第２の接続部の接続状態を維持しやすい。
【００８８】
さらに、駆動モータの非通電時に駆動を阻止するブレーキを装着したので、第１及び第２の接続部の接続後に駆動モータを非通電状態にすれば、雄ねじ体の回転を阻止することができ、そのため一方の連結体の雄ねじ体と他方の連結体の雌ねじ体との螺合状態を確実に維持することができ、振動などにより第１及び第２の接続部が外れるようなことを防止できる。
【００８９】
さらに、請求項４に記載の接続装置によれば、第１又は第２のガイド部の一方は、第１及び第２の連結体の離接方向に沿って配設されて先端に錐体部を有する柱状部を備え、他方は離接方向に沿って配設されて柱状部を挿入可能な筒部とを備え、柱状部が筒部に挿入されることにより、第１及び第２の接続部が位置合わせされるように構成したので、第１の連結体と第２の連結体とが接近する方向に移動すると、最初に筒部に挿入される錐体部の先端と筒部との間の遊びが大きいため、第１の連結体と第２の連結体との位置ズレが大きくても第１と第２のガイド部とを連結することができる。しかも、その後に錐体部と筒部により位置ズレを修正することができ、第１及び第２の接続部を位置合わせしやすい。
【００９０】
また、請求項５に記載の接続装置では、移動体側が作業室スラブに敷設された走行用レールを移動するケーソン掘削機であり、供給源側がケーソン掘削機に伝達対象を伝達する供給ケーブルであるので、ケーソン掘削機が接続時に位置ずれを生じやすいものであっても、接続部同士の位置合わせが容易である。更に、第１の連結体の雄ねじ体が第２の連結体の連結用雌ねじ体に螺合するものでは、ケーソン掘削機が稼働時に振動の大きいものであっても、供給ケーブルが外れるようなことがなく、作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の接続装置を装着したケーソン掘削機を有するニューマチックケーソンを示す縦断面図である。
【図２】同実施の形態の図１と直交する方向の縦断面図である。
【図３】同実施の形態の接続装置の脱離状態を示す側面図である。
【図４】同実施の形態の接続装置の脱離状態を示す図であって、一部を断面で示す平面図である。
【図５】同実施の形態の接続装置の接続状態を示す側面図である。
【図６】同実施の形態の接続装置の接続状態を示す図であって、一部を断面で示す平面図である。
【図７】同実施の形態の接続装置の接続状態を示す図であって、一部を断面で示す側面図である。
【図８】同実施の形態の接続装置の固定ボックス部の正面図である。
【図９】同実施の形態の接続装置のボデイ部の部分平面図である。
【図１０】同実施の形態の接続装置のプラグ部の部分平面図である。
【図１１】同実施の形態の接続装置の第１及び第２の接続部の平面図である。
【図１２】接続装置の反力受け部材の変形例を示す固定ボックス部周囲の側面図である。
【符号の説明】
１１ 作業室スラブ
１２ 作業室
１３ 走行用レール
１５ ケーソン掘削機（移動体側）
１６ 電源ケーブル（供給源側）
１７ 制御ケーブル（供給源側）
１９ 回収ロック
２０ 接続装置
２８ 進退用雌ねじ体（駆動手段）
３０ａ リミットスイッチ（監視制御手段）
３１ 固定ボックス部
３２ ボデイ部（第１の連結体）
３３ プラグ部（第２の連結体）
３６ ボデイケース
３７ 雄ねじ体（駆動手段）
３８ 進退ねじ部
３９ 連結ねじ部
４４ 駆動モータ
４９ 電磁ブレーキ
５１ 雄ガイド部材（第１のガイド部）
５２ 円柱部
５３ 円錐部
５５ 電源ボデイ（第１の接続部）
５６ 制御ボデイ（第１の接続部）
５７ａ リミットスイッチ（監視制御手段）
６２ プラグケース
６３ 連結用雌ねじ体（駆動手段）
６５ 筒状体（第２のガイド部）
６７ 電源プラグ（第２の接続部）
６８ 制御プラグ（第２の接続部）
７７ 監視カメラ（監視制御手段）
【発明の属する技術分野】
この発明は、移動体側と供給源側との間で、信号や電気等の伝達対象の経路を接続するための接続装置及びそれを用いたケーソン掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、有毒ガスの発生区域、爆発の危険が存在する区域、気圧の非常に高い区域など、人が立ち入り難い場所においては、各種の機械や装置が使用されている。このような機械や装置には、例えば電力や信号、或いは水、油等の液体、圧縮空気等の気体など、各種の伝達対象が一時的に或いは連続的に系外から伝達経路を経由して供給される。
【０００３】
このような場所で使用される機械や装置の点検や修理等を行う場合、作業者がその場所に進入して作業することは非常に危険が伴い、また、作業性が低下しやすい。
【０００４】
そのため、このような機械や装置では、人が立ち入ることが容易な場所に回収して、修理や点検整備等を行えるようにするのが好ましい。
【０００５】
しかし、このような機械や装置に伝達対象を供給するための設備が、人が立ち入り難い場所の内部に設置されているような場合、その場所から系外に機械や装置を回収するには、内部の伝達経路を切断する必要があり、また、その場所に再び搬入するには、再度、供給源側と移動体側との伝達経路を接続する必要がある。この供給源側と移動体側との間の伝達経路を離接する操作も、無人で行えるようにするのがより好ましい。
【０００６】
この伝達経路の離接の操作を無人で機械的に行えるようにするには、供給源側と移動体側のそれぞれの接続部を精度良く所定の相対位置となるように位置合わせする必要がある。特に、接続部が嵌合により接続される場合には、供給源側の接続部と移動体側の接続部との位置合わせを三次元的に高度に行わなければ、自由に離接することが困難になったり、更に、不充分な嵌合状態となって接続部が外れ易くなるなどの問題点が生じる。
【０００７】
伝達経路の離接の操作を無人で行える装置として、精密に動作を制御可能な機械や装置では、遠隔操作により接続、切離しできるコネクタが提案されている。例えば、下記特許文献１では、略位置合わせされた状態のコネクタを接続する際、四角筒形の外殻を用いて更に向きを合わ易くしている。
【０００８】
また、下記特許文献２では、平行移動機構により平行面上を移動させて略位置合わせされた状態でコネクタを接続できるコネクタ遠隔着脱装置が提案されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開平１０−２８９７５１号公報。
【００１０】
【特許文献２】
特開２００２−２３１３８０号公報。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、位置ずれを生じ易い供給源側の接続部と移動体側の接続部とを嵌合可能な程度に三次元的に精度良く位置合わせすることは容易でなく、特に、大荷重が付加されるケーソン掘削機などのように、接続部の離接時の位置ずれに比べ、通常の稼働時には大きな位置ずれが許容される機械や装置の場合、嵌合可能な程度に供給源側の接続部と移動体側の接続部とを三次元的に精度良く位置合わせすることは極めて困難であった。
【００１２】
更に、このような問題は、人が立ち入り難い場所で使用される機械や装置の場合に限らず、他の分野の機械や装置においても同様である。
【００１３】
そこで、この発明は、供給源側と移動体側との接続部の位置合わせと接続操作が容易で、接続部の離接を自動化し易い接続装置、更には接続状態を確実に維持することができる接続装置を提供することを目的とする。
【００１４】
係る課題を解決するために、請求項１に記載の接続装置は、移動体側が走行用レールに移動可能に吊設されると共に、該移動体側に伝達対象を供給するための供給源側が、前記走行レールに並設されたケーブル用レールに移動可能に吊設され、前記移動体側と前記供給源側とが前記伝達対象を供給可能に連結されて前記移動体側が移動することにより、前記供給源側が該移動体側に従って移動可能に構成され、前記供給源側には、前記ケーブル用レールに移動可能に吊設された固定ボックス部と、該固定ボックス部に前記移動体側に向けて進退自在に支持された第１の連結体とが設けられ、該第１の連結体には、前記伝達対象を供給又は遮断する第１の接続部と、接続時の案内を行う第１のガイド部とを有し、前記移動体側には、前記第１の接続部に接続可能な第２の接続部と、前記第１のガイド部に連結可能な第２のガイド部とを有する第２の連結体が設けられ、前記第１及び第２の連結体の少なくとも一方が、前記移動体側又は供給源側に弾性部材を介して配設されて前記第１及び第２の連結体の略離接方向に変位可能に構成されるとともに、前記第１及び第２の接続部の少なくとも一方が、前記第１又は第２の連結体に該第１及び第２の連結体の離接方向に対して略垂直な方向に変位自在に配設され、駆動手段で前記第１の連結体を前記第２の連結体に接近させる方向に移動させることにより、前記第１及び第２のガイド部が連結されて前記第１及び第２の接続部が位置合わせされ、該駆動手段で更に前記第１の連結体を前記第２の連結体に接近させる方向に移動させることにより、前記第１の接続部と第２の接続部とが接続されるように構成され、前記第１の連結部と前記第２の連結部とを連結する所定位置に反力受け部材が設けられ、前記第１及び第２の連結体の連結時に、前記供給源側に前記ケーブル用レールと交差する方向に生じる反力を、前記固定ボックス部が前記反力受け部材に当接して受けるように構成されたことを特徴とする。
【００１５】
また、請求項２に記載の接続装置は、請求項１に記載の構成に加え、前記反力受け部材は、前記固定ボックス部を前記所定位置で磁着可能な電磁石を備えることを特徴とする。
【００１６】
さらに、請求項３に記載の接続装置は、請求項１又は２に記載の構成に加え、前記第１の連結体には、雄ねじ体が回動自在に設けられると共に、該雄ねじ体を正転又は逆転させる駆動モータと、該駆動モータの非通電時に前記雄ねじ体の回転を阻止するブレーキとが設けられ、前記固定ボックス部には、前記雄ねじ体の一端側が螺合された進退用雌ねじ体が固定されるとともに、前記第２の連結体には、前記雄ねじ体の他端側が螺合可能な連結用雌ねじ体が固定され、前記駆動モータで前記雄ねじ体が回転させられて該雄ねじ体が前記進退用雌ねじ体に対して移動することにより、前記第１の連結体が前進して前記第１及び第２のガイド部が連結され、次いで前記雄ねじ体の他端側が前記連結用雌ねじ体に螺合するように構成されたことを特徴とする。
【００１７】
また、請求項４に記載の接続装置は、請求項１乃至３の何れか一つに記載の構成に加え、前記第１又は第２のガイド部の一方は、前記第１及び第２の連結体の離接方向に沿って配設されて先端に錐体部を有する柱状部を備え、他方は、前記離接方向に沿って配設されて前記柱状部を挿入可能な筒部を備え、前記柱状部が前記筒部に挿入されることにより、前記第１及び第２の接続部が位置合わせされるように構成されたことを特徴とする。
【００１８】
さらに、請求項５に記載の接続装置は、請求項１乃至４の何れか一つに記載の構成に加え、前記移動体側が、作業室スラブに敷設された前記走行用レールを移動するケーソン掘削機であり、前記供給源側が、前記ケーソン掘削機に前記伝達対象を伝達する供給ケーブルであることを特徴とする。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面を用いて説明する。ここでは、ニューマチックケーソン工法のケーソン掘削機にこの発明を適用している。
【００２０】
このニューマチックケーソンは、図１及び図２に示すように、ケーソン躯体１０の下部に、作業室スラブ１１によって仕切られた作業室１２が設けられ、この作業室１２内が図示しない空気圧縮機から送気される高圧の圧縮空気により、地下水圧に見合う高い気圧となっている。
【００２１】
この作業室１２には、作業室スラブ１１に走行用レール１３が敷設され、遠隔操作可能な電動式のケーソン掘削機１５が移動可能に吊設されている。ケーソン掘削機１５には、動力伝達ケーブルとしての電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７とが接続されて、電力及び制御信号が供給されるように構成されている。
【００２２】
電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７は、走行用レール１３と平行に敷設されたケーブル用レール２１に所定間隔で、多数のケーブル支持具であるケーブル滑車２２を介して支持されており、ケーブル用レール２１に沿って移動自在となっている。そのため、ケーソン掘削機１５が走行用レール１３に沿って移動すると、電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７がケーソン掘削機１５に従って移動可能である。
【００２３】
作業室１２の上部には、ケーソン掘削機１５を収容可能な回収ロック１９が設けられ、この回収ロック１９と作業室１２との間の作業室スラブ１１には、開口部１１ａを通して作業室１２と回収ロック１９との間でケーソン掘削機１５を出入り可能な回収部１８が設けられている。
【００２４】
そして、このケーソン掘削機１５は、回収ロック１９に出し入れされる際に、回収部１８において電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７を離接可能にするため、ケーソン掘削機１５と電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７との間に接続装置２０が装着されている。
【００２５】
なお、回収部１８には、ケーソン掘削機１５を作業室１２と回収ロック１９との間で昇降させる図示しない昇降装置や開口部１１ａを気密に開閉可能な開閉扉、さらに、電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７を切り離した状態のケーソン掘削機１５を走行用レール１３及びケーブル用レール２１と開口部１１ａとの間で横行可能な横行レール１４等が設けられている。
【００２６】
次に、ケーソン掘削機１５と電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７との間に装着された接続装置２０について説明する。
【００２７】
接続装置２０は、図３乃至図７に示すように、ケーブル用レール２１に移動可能に吊設された固定ボックス部３１と、この固定ボックス部３１に進退自在に支持され、供給源側の電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７の端部に装着された第１の連結体としてのボデイ部３２と、移動体側のケーソン掘削機１５に装着されて、ボデイ部３２が離接可能な第２の連結体としてのプラグ部３３とが設けられている。
【００２８】
まず、固定ボックス部３１は、図３及び図８に示すように、作業室スラブ１１にレール固定金物２１ａを用いて敷設されたケーブル用レール２１にケーブル滑車２２が走行自在に配置され、このケーブル滑車２２に固定されたバネケース２３内にバネ部材２３ａが上下方向に弾性変形可能に収容され、このバネ部材２３ａに固定ボックス部３１が吊設されている。そのため、固定ボックス部３１は、図８の正面視において、上下左右及び傾斜方向に変位可能となっている。
【００２９】
この固定ボックス部３１は、ボデイ部３２側となる側面に、ボデイ部３２の進退用雌ねじ体２８と、ボデイ部３２の進退方向の移動を案内可能なガイド孔２９とを備えている。
【００３０】
次に、ボデイ部３２には、図３乃至図７に示すように、ボデイケース３６の略中心を貫通した状態で、雄ねじ体３７が回動自在に配設されている。雄ねじ体３７はボデイケース３６から固定ボックス部３１側及びプラグ部３３側に突出しており、固定ボックス部３１側が進退ねじ部３８、プラグ部３３側が連結ねじ部３９となっている。そして連結ねじ部３９と進退ねじ部３８とには、同一方向に同一ピッチで台形ねじが形成されている。この台形ねじのピッチとしては、雄ねじ体３７の外径の１／１０程度とするのが望ましい。
【００３１】
この雄ねじ体３７は、進退ねじ部３８及び連結ねじ部３９側に配置されたベアリング４７、４８によりボデイケース３６に回動自在に装着されており、進退ねじ部３８及び連結ねじ部３９の間の中間部４２の外径がベアリング４７、４８の内径より大きく形成されることにより、雄ねじ体３７がボデイ部３２に対して軸方向に移動しないように構成されている。
【００３２】
雄ねじ体３７の進退ねじ部３８と連結ねじ部３９との間の中間部４２には、ギア４３が装着されて、ボデイケース３６に固着された駆動モータ４４の駆動ギア４６から正転及び逆転方向の回転力が伝達されるようになっている。
【００３３】
また、駆動モータ４４には電磁ブレーキ４９が装着されており、駆動モータ４４の非通電時の駆動を停止させて雄ねじ体３７の回転を阻止できるようになっている。駆動モータ４４及び電磁ブレーキ４９は地上からの遠隔操作が可能である。
【００３４】
ボデイケース３６の固定ボックス部３１側の側面では、ボデイケース３６から突出した進退ねじ部３８が固定ボックス部３１の進退用雌ねじ体２８に常に螺合されており、また、この進退ねじ部３８の両側の離間した位置には、雄ねじ体３７の軸方向に沿ってガイドロッド６０が突設されて、固定ボックス部３１のガイド孔２９に摺動自在に常に嵌合されている。
【００３５】
そのため、雄ねじ体３７の進退ねじ部３８が正転又は逆転すると、進退用雌ねじ体２８に対して雄ねじ体３７が軸方向に移動し、ボデイ部３２を固定ボックス部３１に対して進退させることができるように構成されている。
【００３６】
また、ボデイケース３６の固定ボックス部３１側の側面には、図４及び図７に示すように、固定ボックス部３１との所定の近接位置を検知するように監視制御手段の一部としてのリミットスイッチ３０ａが配設されている。このリミットスイッチ３０ａは、固定ボックス部３１のボデイ部３２側に突設されたリミットスイッチ押部３０ｂが接触することにより、ボデイ部３２が固定ボックス部３１に最も接近した位置を検出するように構成されている。なお、図では１個のリミットスイッチを配置しているが、複数個配置することは好ましい。
【００３７】
一方、ボデイケース３６のプラグ部３３側の側面には、図４及び図９に示すように、第１のガイド部としての雄ガイド部材５１が雄ねじ体３７からできるだけ離れた左右両側の位置に、雄ねじ体３７の軸方向に突出した状態で固設されている。この雄ガイド部材５１は、ボデイケース３６側が一定の直径を有する円柱部５２となり、そのプラグ部３３側の先端が円錐部５３となっている。この円錐部５３の頂部のテーパ角度は４０°〜６０°程度とするのが望ましい。
【００３８】
この雄ガイド部材５１のボデイケース３６からの突出量は、連結ねじ部３９の先端より多く、連結ねじ部３９の突出量より円柱部５２の長さが長くなっている。より具体的には、ボデイケース３６から連結ねじ部３９の先端までの長さより円柱部５２を円柱部５２の直径の１／８〜１／４程度長くするのが望ましい。なお、円柱部５２と円錐部５３との間には角部を設けないのが望ましい。
【００３９】
さらに、ボデイ部３２のプラグ部３３側の側面には、電源ケーブル１６又は制御ケーブル１７が接続されて、それぞれ伝達対象である電力及び制御信号を供給又は遮断可能な第１の接続部としての電源ボデイ５５と制御ボデイ５６とが、雄ねじ体３７の軸方向に突出して装着されており、。この電源ボデイ５５と制御ボデイ５６のボデイケース３６からの突出量は連結ねじ部３９の先端より少なくなっている。
【００４０】
これらの電源ボデイ５５と制御ボデイ５６は、図１１に示すように、電源ボデイ５５と制御ボデイ５６がコネクタ固定板２６に固着され、このコネクタ固定板２６に設けられた装着孔２６ａに装着ボルト２７を貫通させてボデイケース３６に取り付けることにより装着されている。ここでは、装着ボルト２７の軸部２７ａが装着孔２６ａの内径より小さい外径を有し、かつ、軸部２７ａの軸方向の長さは装着孔２６ａより長いため、装着ボルト２７の軸部２７ａの外径と装着孔２６ａの内径との差の範囲で、コネクタ固定板２６が雄ねじ体３７の軸方向の直交方向に変位自在に構成されている。
【００４１】
また、コネクタ固定板２６には、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６の突出方向、即ち、雄ねじ体３７の軸方向に突出する大径ピン２４ａと、大径ピン２４ａより小径で突出量の少ない小径ピン２４ｂと、筒状の突出した大径ソケット２４ｃと、大径ソケット２４ｃより小径で突出量の少ない筒状の小径ソケット２４ｄとが固着されている。これらは、プラグ部３３と連結時に、コネクタ固定板２６を変位させて電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６を位置決めできるように構成されている。
【００４２】
さらに、ボデイケース３６のプラグ部３３側の側面には、図７に示すように、プラグ部３３との所定の近接位置を検知する監視制御手段の一部としてのリミットスイッチ５７ａが配設されている。このリミットスイッチ５７ａも、複数設けることが可能である。
【００４３】
次に、第２の連結部材としてのプラグ部３３は、図４及び図１０に示すように、ケーソン掘削機１５に固着された固定金物６１にプラグケース６２が支持され、このプラグケース６２のボデイ部３２側の側面の略中心位置に、連結用雌ねじ体６３が突出した状態で配置され、連結用雌ねじ体６３の軸方向が雄ねじ体３７の軸方向に沿うようにプラグケース６２に固定されている。また、連結用雌ねじ体６３には、雄ねじ体３７の連結ねじ部３９が螺合可能に同一方向に同一ピッチで台形ねじ溝が形成されている。この連結用雌ねじ体６３の長さは、少なくとも雄ねじ体３７の連結ねじ部３９の外径の１．５倍以上とするのが望ましい。
【００４４】
このプラグケース６２のボデイ部３２側の側面には、第２のガイド部としての筒状体６５が連結用雌ねじ体６３の左右両側に、連結用雌ねじ体６３の軸方向に突出した状態で固定されている。筒状体６５はボデイ部３２の雄ねじ体３７と雄ガイド部材５１との間隔と同一間隔で固定され、雄ガイド部材５１を挿入抜脱可能となっている。なお、筒状体６５の内径は、雄ガイド部材５１の円柱部５２の外径より大きくなっている。
【００４５】
また、筒状体６５のプラグケース６２からの突出量は、連結用雌ねじ体６３と略同等であり、筒状体６５に雄ガイド部材５１の円錐部５３及び円柱部５２の一部が挿入された状態で、連結用雌ねじ体６３に雄ねじ体３７が螺合開始するように配置されている。
【００４６】
さらに、プラグケース６２のボデイ部３２側の側面には、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６に接離可能な第２の接続部としての電源プラグ６７と制御プラグ６８とが連結用雌ねじ体６３の軸方向に突出して装着されている。この電源プラグ６７及び制御プラグ６８は、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と完全に接続された状態で実質的に遊びのない嵌合状態となるように構成されおり、また、図示しない回路部材によりケーソン掘削機１５の制御部等に電気的に接続されている。
【００４７】
電源プラグ６７及び制御プラグ６８の突出量は、連結用雌ねじ体６３と略同等であり、連結用雌ねじ体６３に雄ねじ体３７が螺合された後に、電源プラグ６７及び制御プラグ６８が電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６に接続を開始できるとともに、連結用雌ねじ体６３に雄ねじ体３７が完全に螺合された状態で、電源プラグ６７及び制御プラグ６８が電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６に完全に接続された嵌合状態となるように配置されている。
【００４８】
これらの電源プラグ６７と制御プラグ６８では、図１１に示すように、電源プラグ６７と制御プラグ６８がコネクタ固定板６９に固着され、このコネクタ固定板６９に設けられた装着孔６９ａに装着ボルト７０を貫通させてプラグケース６２に取付けることにより装着されている。ここでは、装着ボルト７０の軸部７０ａが装着孔６９ａの内径より小さい外径を有し、かつ、軸部７０ａの軸方向の長さは装着孔６９ａより長いため、装着ボルト７０の軸部７０ａの外径と装着孔６９ａの内径との差の範囲で、コネクタ固定板６９が連結用雌ねじ体６３の軸方向の直交方向に変位自在に構成されている。
【００４９】
また、コネクタ固定板６９には、電源プラグ６７及び制御プラグ６８の突出方向、即ち、連結用雌ねじ体６３の軸方向に突出して、ボデイ部３２のコネクタ固定板２６の大径ソケット２４ｃと連結する大径ピン７４ａと、大径ピン７４ａより小径で突出量の少なく、小径ソケット２４ｄと連結する小径ピン７４ｂと、大径ピン２４ａと連結する筒状の突出した大径ソケット７４ｃと、大径ソケット７４ｃより小径で突出量が少なく、小径ピン２４ｂと連結する小径ソケット７４ｄとが固着されている。これらは、ボデイ部３２と連結時に、コネクタ固定板６９を変位させて電源プラグ６７及び制御プラグ６８を位置決めできるように構成されている。
【００５０】
また、プラグケース６２のボデイ部３２側には、ボデイ部３２に装着されたリミットスイッチ５７ａに対応する位置にリミットスイッチ押部５７ｂが突設され、ボデイ部３２が最もプラグ部３３側に接近した位置を検知できるように構成されている。
【００５１】
さらに、このプラグケース６２では、図７及び図１０に示すように、ケーソン掘削機１５に固定された固定金物６１に矩形のバネケース７２が設けられ、このバネケース７２に収容されて、少なくとも連結用雌ねじ体６３の軸方向に弾性変形可能なばね部材７２ａを介して支持されており、プラグケース６２が連結用雌ねじ体６３の軸方向に変位可能となっている。このばね部材７２ａは上下方向にも移動可能に収容である。また、固定金物６１には水平ガイド面７３ａを有するそり部７３が設けられており、プラグケース６２がこの水平ガイド面７３ａ上に移動可能に載置された状態でばね部材７２ａに連結している。そのため、プラグケース６２は、図４の平面視において前後左右及び回動方向に変位可能である。
【００５２】
なお、この実施の形態の接続装置２０では、このような固定ボックス部３１、ボデイ部３２及びプラグ部３３の他に、作業室スラブ１１の回収部１８の横行レール１４と走行用レール１３及びケーブル用レール２１との分岐位置に、ボデイ部３２とプラグ部３３とが連結する際に生じる反力を受けるための反力受け部材７１が設けられている。この反力受け部材７１は、図４、図６及び７に示すように、固定ボックス部３１の背後の位置、即ち、ボデイ部３２とは反対側となる位置に、固定ボックス部３１が反力によりケーブル用レールと交差する方向に変位した際、背面が当接するように構成されいてる。
【００５３】
さらに、この実施の形態では、反力受け部材７１のケーソン掘削機１５の所定の停止位置に対応する反力受け部材７１の位置に、電磁石７５が配設されている。ここでは、ケーソン掘削機１５が停止した際、電磁石７５に通電されて固定ボックス部３１を所定位置で磁着し、位置ずれを防止可能となっている。
【００５４】
以上のような構成の接続装置２０を備えたケーソン掘削機１５においては、まず、通常のケーソン掘削機１５の稼働時には、作業室１２内で、ケーソン掘削機１５は走行用レール１３に吊設されて、接続装置２０により電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７が接続された状態であり、電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７からの電力及び制御信号によりケーソン掘削機１５が高圧の作業室１２内で移動及び掘削することが可能である。
【００５５】
このケーソン掘削機１５の点検、整備等を行うには、まず、ケーソン掘削機１５を電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７とともに走行させて、回収部１８の反力受け部材７１が設けられた走行用レール１３及びケーブル用レール２１の所定位置に停止させる。このとき、接続装置２０は、図５乃至図７に示すように、固定ボックス部３１が反力受け部材７１の位置で電磁石７５に磁着された状態となる。
【００５６】
そして、この状態で駆動モータ４４を駆動して雄ねじ体３７を回転させると、進退ねじ部３８が固定ボックス部３１の進退用雌ねじ体２８に対して移動し、ボデイ部３２が固定ボックス部３１側に後退する方向に移動する。これと同時に、連結ねじ部３９がプラグ部３３の連結用雌ねじ体６３から抜ける方向に移動し、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６が電源プラグ６７及び制御プラグ６８から脱離方向に移動する。さらに、雄ねじ体３７の回転を継続させると、連結ねじ部３９がプラグ部３３の連結用雌ねじ体６３から完全に脱離した状態になる。
【００５７】
その後、ケーソン掘削機１５を回収部１８の横行レール１４上を移動させ、開口部１１ａから回収ロック１９内に回収すれば、点検、整備などを行うことができる。このとき、電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７の端部の固定ボックス部３１及びボデイ部３２は回収部１８の反力受け部材７１が設けられたケーブル用レール２１上の所定位置に配置された状態となっている。
【００５８】
点検、整備等を終了後、再度、このケーソン掘削機１５を作業室１２内に搬入するには、まず、開口部１１ａからケーソン掘削機１５を、下降させて、横行レール１４により移動させ、回収部１８の走行用レール１３及びケーブル用レール２１の所定位置付近に配置する。
【００５９】
そして、ボデイ部３２の駆動モータ４４により雄ねじ体３７を回転させて進退ねじ部３８を進退用雌ねじ体２８に対して移動させ、ボデイ部３２を前進させてプラグ部３３に接近させる。
【００６０】
すると、雄ガイド部材５１の円錐部５３が筒状体６５に挿入を開始し、円錐部５３により筒状体６５を案内することにより、ケーソン掘削機１５の位置ズレによるプラグ部３３の位置ズレを減少することができる。このとき、プラグ部３３のプラグケース６２がバネ部材７２ａに連結されてそり部７３の水平ガイド面７３ａに配置されているため、プラグケース６２が変位でき、この変位により位置ズレを吸収する。
【００６１】
さらに、ボデイ部３２が前進してプラグ部３３に接近すると、円錐部５３が全て挿入されて円柱部５２の一部が筒状体６５に挿入され、これにより、雄ねじ体３７の連結ねじ部３９に対して連結用雌ねじ体６３が位置合わせされる。その後、雄ねじ体３７の連結ねじ部３９が連結用雌ねじ体６３と螺合を開始する。このとき、雄ねじ体３７と連結用雌ねじ体６３とは、通常、所定の回転位置まで螺合しないため、その間に進退ねじ部３８によりボデイ部３２がプラグ部３３側に接近、雄ねじ体３７が連結用雌ねじ体６３を当接状態で押圧することになるが、その移動量はバネ部材７２ａが変形することにより吸収されている。
【００６２】
そして、雄ねじ体３７の連結ねじ部３９と連結用雌ねじ体６３との螺合が進むと、図１１に示すようにボデイ部３２のコネクタ固定板２６の大径ピン２４ａ及び大径ソケット２４ｃと、プラグ部３３のコネクタ固定板６９の大径ソケット７４ｃ及び大径ピン７４ａとが連結し、その後、ボデイ部３２の小径ピン２４ｂ及び小径ソケット２４ｄと、プラグ部３３の小径ソケット７４ｄ及び小径ピン７４ｂとが連結することにより、各コネクタ固定板２６、６９をそれぞれ変位させ、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８とを正確に位置合わせする。
【００６３】
その状態で、さらに雄ねじ体３７の連結ねじ部３９を連結用雌ねじ体６３に螺合させると、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８とが接続され、互いに嵌合状態になる。
【００６４】
これにより、ケーソン掘削機１５に対する電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７の接続が完了し、再度、電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７から供給される電力及び信号に基づいて、ケーソン掘削機１５が稼働可能となる。
【００６５】
なお、この実施の形態では、ケーソン掘削機１５の作業室１２から回収ロック１９への回収操作や回収ロック１９から作業室１２への搬入操作の際、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８の離接のための各部の操作においては、監視制御手段の一部としての監視カメラ７７や除き窓、或いはリミットスイッチ３０ａ、５７ａ等の各種のセンサなどにより各部の位置や向きを検出して監視しつつ、駆動又は停止等の動作や速度などを制御して自動運転を行うことができる。
【００６６】
以上のように接離可能なこの実施の形態の接続装置２０によれば、駆動モータ４４によりボデイ部３２をプラグ部３３に接近させる方向に移動させるだけで、筒状体６５により雄ガイド部材５１が案内されて電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８との位置合わせを行うとともに、それらの接続を行うことが可能であり、走行用レール１３に吊設されたケーソン掘削機とケーブル用レール２１に吊設された電源ケーブル１６や制御ケーブル１７のように位置ずれが起こり易いものであっても、位置合せの操作と接続の操作が容易であり、接続部分の接続を自動化し易い。
【００６７】
また、ボデイ部３２が固定ボックス部３１に進退自在に支持され、ボデイ部３２に雄ねじ体３７が回動自在に設けられ、固定ボックス部３１に進退ねじ部３８が螺合された雌ねじ体２８が固定され、雄ねじ体３７が駆動モータ４４で回転されることにより、ボデイ部３２が前進又は後退されるように構成されているので、ケーソン掘削機１５を所定の位置に配置されてボデイ部３２から離間した位置に配置したまま、ボデイ部３２を移動させてプラグ部３３とボデイ部３２を連結させることが可能であり、ケーソン掘削機１５自体を移動させて連結する必要がなく、少ない力で連結することが可能である。しかも、ボデイ部３２を雄ねじ体３７の軸方向に沿って直線的に移動させることができるため、位置合わせを行いやすい。
【００６８】
しかも、雄ねじ体３７の回転により雄ガイド部材５１と筒状体６５が連結された後に雄ねじ体３７の連結ねじ部３９の先端部が連結用雌ねじ体６３に螺合されるように構成されているので、一つの雄ねじ体３７で電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８との位置合わせと、それらの接続操作とを行うことができ、駆動手段の構成をシンプルにすることができる。
【００６９】
また、雄ガイド部材５１と筒状体６５とにより位置合わせされた状態で雄ねじ体３７の連結ねじ部３９の先端部と連結用雌ねじ体６３とを螺合することができるため、ボデイ部３２とプラグ部３３との連結が容易である。
【００７０】
しかも、ボデイ部３２とプラグ部３３とが雄ねじ体３７と連結用雌ねじ体６３との螺合により連結されているため、ケーソン掘削機１５の稼働中の振動などによっても連結状態が脱離しにくく、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８との接続状態を維持しやすい。
【００７１】
特に、駆動モータ４４の非通電時に相対回転を阻止する電磁ブレーキ４９を装着したので、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８の接続部の接続後に、駆動モータ４４を非通電状態にすれば、雄ねじ体３７の回転を阻止することができ、そのため、雄ねじ体３７と連結用雌ねじ体６３との螺合状態を確実に維持することができ、ケーソン掘削機１５の稼働時の振動などにより電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８の外れを防止することができる。
【００７２】
また、雄ガイド部材５１と筒状体６５の連結時にケーソン掘削機１５より軽量のボデイ部３２及び固定ボックス部３１に生じる反力を受けるための反力受け部材７１を配置したので、雄ガイド部材５１と筒状体６５との摩擦等により生じる反力が大きくても、ボデイ部３２及び固定ボックス部３１が位置ズレを生じることがなく、位置合わせ操作が行い易い。
【００７３】
さらに、雄ガイド部材５１が円錐部５３及び円柱部５２からなり、円柱部５２が筒状体６５に挿入された後で電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８が接続されるので、円錐部５３の先端と筒状体６５部との間の遊びが大きいため、ケーソン掘削機１５の位置ずれによるプラグ部３３の位置ずれが大きくても、雄ガイド部材５１と筒状体６５とを連結することができる。
【００７４】
しかも、その後に円錐部５３と筒状体６５により位置ズレを修正することができ、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８を接続しやすい。
【００７５】
また、プラグ部３３のプラグケース６２が、ケーソン掘削機１５にバネ部材７２ａを介して固定され、略離接方向に変位可能に構成されているので、雄ガイド部材５１と筒状体６５の連結時や、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８の接続時に、互いに当接してから連結や接続を開始するまでの間の移動量や衝撃を、バネ部材７２ａにより吸収することができ、連結をスムースに行うことができる。
【００７６】
さらに、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６が固定されたコネクタ固定板２６や、電源プラグ６７及び制御プラグ６８が固定されたコネクタ固定板６９が、ボデイ部３２又はプラグ部３３に、装着ボルト２７、７０により、離接方向に対して略垂直な方向に３６０°何れにも変位自在に装着されているので、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８との僅かな位置ズレを容易に修正して正確に位置合わせすることができ、互いに嵌合することが可能である。
【００７７】
そして、このような接続装置２０を装着したケーソン掘削機１５によれば、ケーソン掘削機１５自体と電源ケーブル１６及び制御ケーブル１７の端部との間の接続部分に上記のような接続装置２０が装着されているので、電源ボデイ５５及び制御ボデイ５６と電源プラグ６７及び制御プラグ６８の位置合わせの操作や接続操作が容易であり、しかも、接続状態を確実に維持することも可能であるため、ケーソン掘削機１５と電源ケーブル１６や制御ケーブル１７の離接を極めて容易に行うことができ、位置合わせ及び接続操作の無人化が可能となる。
【００７８】
なお、上記実施の形態では、ボデイ部３２の雄ねじ体３７、雄ガイド部材５１、電源ボデイ５５、及び制御ボデイ５６の突出量を特定のものとし、プラグ部３３の連結用雌ねじ体６３、筒状体６５、電源プラグ６７、及び制御プラグ６８が略同等の突出量としたが、第１の連結部の第１のガイド部や第１の接続部などの突出量、第２の連結部の第２のガイド部や第２の接続部などの突出量は、第１のガイド部と第２のガイド部とが連結した後、第１の接続部と第２の接続部とが接続される順序が確保できれば、適宜、変更可能である。
【００７９】
また、上記実施の形態では、反力受け部材７１を配置した例について説明したが、例えば雄ガイド部材５１と筒状体６５との間の摺動抵抗が小さくて連結時に反力により固定ボックス部３１が大きく変位しなければ、反力受け部材７１は必ずしも必要ではない。
【００８０】
さらに、反力受け部材として、図１２のように、作業室スラブ１１に固定ボックス部３１の上面が当接可能なボス状の反力受け部材７６を設けることなども可能である。
【００８１】
また、上記では、雄ガイド部材５１と筒状体６５からなる２組のガイド部材を設けた例について説明したが、その数は適宜設定可能であり、一組としてもよく、３組以上設けることも可能である。
【００８２】
さらに、上記では、第１のガイド部として円柱部５２及び円錐部５３からなる雄ガイド部材５１を例示したが、柱状部および錐体部として角柱及び角錐からなる雄ガイド部材を用いたり、錐体部の代わりに頂部に球面等の曲面を設けた柱状体や、柱状体のみからなるもの、さらには、錐体部のみからなるものなど、他の形状を適宜使用することも可能である。
【００８３】
【発明の効果】
以上詳述の通り、請求項１乃至５に記載の接続装置によれば、駆動手段で第１及び第２の連結体を接近させる方向に移動させることにより、第１及び第２のガイド部が連結されて第１及び第２の接続部が位置合わせされ、その後、更に第１及び第２の連結体を接近させる方向に移動させることにより、第１の接続部と第２の接続部とが接続されるように構成されているので、駆動手段により第１の連結部と第２の連結部とを接近させる方向に移動させるだけで、第１及び第２のガイド部により第１の接続部と第２の接続部との位置合わせと、それらの接続とを行うことができ、位置ずれが起こり易い移動体側と供給源側の各接続部同士の位置合せ操作と接続操作とが容易で、接続部の接続を自動化し易く、しかも、第１及び第２の連結体の少なくとも一方が、移動体側又は供給源側に弾性部材を介して配設されて第１及び第２の連結体の略離接方向に変位可能に構成されているので、第１及び第２のガイドの連結時や第１及び第２の接続部の接続時に、互いに当接してから連結や接続を開始するまでの間の第１及び第２の連結体の接近方向の移動量や衝撃を、弾性部材により吸収することができる。
【００８４】
さらに、第１及び第２の接続部の少なくとも一方が、第１又は第２の連結体に離接方向に対して略垂直な方向に変位自在に配設されているので、第１及び第２のガイド部を連結した状態で、更に、第１及び第２の接続部が変位することが可能であるため、第１及び第２の接続部同士の位置をより正確に修正することができ、互いに嵌合させることが容易である。
【００８５】
しかも、第１及び第２のガイド部の連結時に、供給源側に生じる反力を受けるための反力受け部材を所定位置に配置したので、第１の連結体の移動時に第１及び第２のガイド部の摺動等により大きな反力が生じても、第１の連結体や移動体側又は供給源側が反力により位置ズレを生じにくく、位置合わせの操作が行い易い。
【００８６】
また、請求項３に記載の接続装置によれば、第１の連結体に雄ねじ体が回動自在に設けられ、固定ボックス部に雄ねじ体の一端側が螺合された進退用雌ねじが固定され、雄ねじ体が駆動モータで回転されて正転又は逆転されることにより、雄ねじ体を進退用雌ねじ体に対して移動して一方の連結体が前進又は後退されるように構成されているので、移動体側と供給源側とが所定の離間した位置に配置された状態で、雄ねじ体を回転させれば、第１の連結体を移動させて第１及び第２のガイド部を連結させることが可能である。
【００８７】
しかも、この雄ねじ体の他端側が螺合される連結用雌ねじ体が、第２の連結体に固定され、第１及び第２のガイド部が連結された後に雄ねじ体の回転により螺合されるように構成されているので、一つの雄ねじ体で第１及び第２の接続部の位置合わせとそれらの接続操作とを行うことができ、駆動手段の構成をシンプルにすることができる。また、第１及び第２のガイド部により位置合わせされた状態で、第１の連結体の雄ねじ体の先端部と第２の連結体の雌ねじ体とを螺合することができ、第１及び第２の連結体の連結が容易である。しかも、第１及び第２の連結体とが雄ねじ体と雌ねじ体との螺合により連結されているため、振動などにより連結状態が脱離しにくく、第１及び第２の接続部の接続状態を維持しやすい。
【００８８】
さらに、駆動モータの非通電時に駆動を阻止するブレーキを装着したので、第１及び第２の接続部の接続後に駆動モータを非通電状態にすれば、雄ねじ体の回転を阻止することができ、そのため一方の連結体の雄ねじ体と他方の連結体の雌ねじ体との螺合状態を確実に維持することができ、振動などにより第１及び第２の接続部が外れるようなことを防止できる。
【００８９】
さらに、請求項４に記載の接続装置によれば、第１又は第２のガイド部の一方は、第１及び第２の連結体の離接方向に沿って配設されて先端に錐体部を有する柱状部を備え、他方は離接方向に沿って配設されて柱状部を挿入可能な筒部とを備え、柱状部が筒部に挿入されることにより、第１及び第２の接続部が位置合わせされるように構成したので、第１の連結体と第２の連結体とが接近する方向に移動すると、最初に筒部に挿入される錐体部の先端と筒部との間の遊びが大きいため、第１の連結体と第２の連結体との位置ズレが大きくても第１と第２のガイド部とを連結することができる。しかも、その後に錐体部と筒部により位置ズレを修正することができ、第１及び第２の接続部を位置合わせしやすい。
【００９０】
また、請求項５に記載の接続装置では、移動体側が作業室スラブに敷設された走行用レールを移動するケーソン掘削機であり、供給源側がケーソン掘削機に伝達対象を伝達する供給ケーブルであるので、ケーソン掘削機が接続時に位置ずれを生じやすいものであっても、接続部同士の位置合わせが容易である。更に、第１の連結体の雄ねじ体が第２の連結体の連結用雌ねじ体に螺合するものでは、ケーソン掘削機が稼働時に振動の大きいものであっても、供給ケーブルが外れるようなことがなく、作業性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態の接続装置を装着したケーソン掘削機を有するニューマチックケーソンを示す縦断面図である。
【図２】同実施の形態の図１と直交する方向の縦断面図である。
【図３】同実施の形態の接続装置の脱離状態を示す側面図である。
【図４】同実施の形態の接続装置の脱離状態を示す図であって、一部を断面で示す平面図である。
【図５】同実施の形態の接続装置の接続状態を示す側面図である。
【図６】同実施の形態の接続装置の接続状態を示す図であって、一部を断面で示す平面図である。
【図７】同実施の形態の接続装置の接続状態を示す図であって、一部を断面で示す側面図である。
【図８】同実施の形態の接続装置の固定ボックス部の正面図である。
【図９】同実施の形態の接続装置のボデイ部の部分平面図である。
【図１０】同実施の形態の接続装置のプラグ部の部分平面図である。
【図１１】同実施の形態の接続装置の第１及び第２の接続部の平面図である。
【図１２】接続装置の反力受け部材の変形例を示す固定ボックス部周囲の側面図である。
【符号の説明】
１１ 作業室スラブ
１２ 作業室
１３ 走行用レール
１５ ケーソン掘削機（移動体側）
１６ 電源ケーブル（供給源側）
１７ 制御ケーブル（供給源側）
１９ 回収ロック
２０ 接続装置
２８ 進退用雌ねじ体（駆動手段）
３０ａ リミットスイッチ（監視制御手段）
３１ 固定ボックス部
３２ ボデイ部（第１の連結体）
３３ プラグ部（第２の連結体）
３６ ボデイケース
３７ 雄ねじ体（駆動手段）
３８ 進退ねじ部
３９ 連結ねじ部
４４ 駆動モータ
４９ 電磁ブレーキ
５１ 雄ガイド部材（第１のガイド部）
５２ 円柱部
５３ 円錐部
５５ 電源ボデイ（第１の接続部）
５６ 制御ボデイ（第１の接続部）
５７ａ リミットスイッチ（監視制御手段）
６２ プラグケース
６３ 連結用雌ねじ体（駆動手段）
６５ 筒状体（第２のガイド部）
６７ 電源プラグ（第２の接続部）
６８ 制御プラグ（第２の接続部）
７７ 監視カメラ（監視制御手段）
Claims (5)
- 移動体側が走行用レールに移動可能に吊設されると共に、該移動体側に伝達対象を供給するための供給源側が、前記走行レールに並設されたケーブル用レールに移動可能に吊設され、前記移動体側と前記供給源側とが前記伝達対象を供給可能に連結されて前記移動体側が移動することにより、前記供給源側が該移動体側に従って移動可能に構成され、
前記供給源側には、前記ケーブル用レールに移動可能に吊設された固定ボックス部と、該固定ボックス部に前記移動体側に向けて進退自在に支持された第１の連結体とが設けられ、該第１の連結体には、前記伝達対象を供給又は遮断する第１の接続部と、接続時の案内を行う第１のガイド部とを有し、前記移動体側には、前記第１の接続部に接続可能な第２の接続部と、前記第１のガイド部に連結可能な第２のガイド部とを有する第２の連結体が設けられ、
前記第１及び第２の連結体の少なくとも一方が、前記移動体側又は供給源側に弾性部材を介して配設されて前記第１及び第２の連結体の略離接方向に変位可能に構成されるとともに、前記第１及び第２の接続部の少なくとも一方が、前記第１又は第２の連結体に該第１及び第２の連結体の離接方向に対して略垂直な方向に変位自在に配設され、
駆動手段で前記第１の連結体を前記第２の連結体に接近させる方向に移動させることにより、前記第１及び第２のガイド部が連結されて前記第１及び第２の接続部が位置合わせされ、該駆動手段で更に前記第１の連結体を前記第２の連結体に接近させる方向に移動させることにより、前記第１の接続部と第２の接続部とが接続されるように構成され、
前記第１の連結部と前記第２の連結部とを連結する所定位置に反力受け部材が設けられ、前記第１及び第２の連結体の連結時に、前記供給源側に前記ケーブル用レールと交差する方向に生じる反力を、前記固定ボックス部が前記反力受け部材に当接して受けるように構成されたことを特徴とする接続装置。 - 前記反力受け部材は、前記固定ボックス部を前記所定位置で磁着可能な電磁石を備えることを特徴とする請求項１に記載の接続装置。
- 前記第１の連結体には、雄ねじ体が回動自在に設けられると共に、該雄ねじ体を正転又は逆転させる駆動モータと、該駆動モータの非通電時に前記雄ねじ体の回転を阻止するブレーキとが設けられ、
前記固定ボックス部には、前記雄ねじ体の一端側が螺合された進退用雌ねじ体が固定されるとともに、前記第２の連結体には、前記雄ねじ体の他端側が螺合可能な連結用雌ねじ体が固定され、
前記駆動モータで前記雄ねじ体が回転させられて該雄ねじ体が前記進退用雌ねじ体に対して移動することにより、前記第１の連結体が前進して前記第１及び第２のガイド部が連結され、次いで前記雄ねじ体の他端側が前記連結用雌ねじ体に螺合するように構成されたことを特徴とする請求項１又は２に記載の接続装置。 - 前記第１又は第２のガイド部の一方は、前記第１及び第２の連結体の離接方向に沿って配設されて先端に錐体部を有する柱状部を備え、他方は、前記離接方向に沿って配設されて前記柱状部を挿入可能な筒部を備え、
前記柱状部が前記筒部に挿入されることにより、前記第１及び第２の接続部が位置合わせされるように構成されたことを特徴とする請求項１乃至３の何れか一つに記載の接続装置。 - 前記移動体側が、作業室スラブに敷設された前記走行用レールを移動するケーソン掘削機であり、
前記供給源側が、前記ケーソン掘削機に前記伝達対象を伝達する供給ケーブルであることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一つに記載の接続装置。
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