JP6704820B2 - 揚土装置 - Google Patents

Description

本発明は、トンネルの構築等において発生する土砂を揚土する揚土装置に関する。

トンネルの構築においては、トンネル掘削機等によって地山を掘削してトンネルを形成すると共に、掘削された土砂（掘削土砂）をトンネル内から排出する。掘削土砂の排出は、トンネル内に設置されたベルトコンベヤによる略水平方向への搬送、および、立坑に設置された揚土装置による略鉛直方向への搬送によって成される。このようなトンネルの構築に用いられる揚土装置としては、例えば、特許文献１に記載のものがある。

特開２００３−１３４６７号公報

特許文献１に記載された技術は、連接された多数のコンベアチェーンとチェーン上に一定間隔で固定したプレートリフターとによってチェーンコンベアを構成し、このチェーンコンベアの周囲をケーシングで囲むことにより、プレートリフターとケーシングとで区分された空間に土砂を保持して上方に搬送するものである。

しかし、この技術においては、プレートリフターがチェーンに固定されており、チェーンに対するプレートリフターの角度が常に一定であるため、プレートリフターの周回経路等の設計自由度が低く、揚土装置の大型化を招く虞がある。

本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、土砂を載置可能な載置部材の周回経路の設計自由度を向上させることを目的とする。

上記課題を解決する第一の発明に係る揚土装置は、
土砂を載置可能な載置部材と、
前記載置部材と回転可能に接続され、複数の前記載置部材を環状に連結する連結部材と、
環状に連結された複数の前記載置部材を周回する周回手段と、
前記連結部材に対する前記載置部材の角度を調整可能な角度調整手段と
を備え、
前記角度調整手段は、
前記連結部材に対する前記載置部材の回転中心の両側に離隔配置され、前記載置部材に固定される複数のローラ部材と、
前記複数のローラ部材と当接するガイドレールと、
を備え、
前記ガイドレールは、前記ガイドレールの両端部に配置される一対のレール部を有し、
前記一対のレール部により前記回転中心の両側から前記複数のローラ部材を挟み込むようにして前記ガイドレールが前記複数のローラ部材と当接することにより、前記連結部材に対する前記載置部材の周方向一方側への回転を規制する
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第二の発明に係る揚土装置は、第一の発明に係る揚土装置において、
前記一対のレール部間の距離により、前記連結部材に対する前記載置部材の角度が調整される、ことを特徴とする。

上記課題を解決する第三の発明に係る揚土装置は、第一又は二の発明に係る揚土装置において、
前記ガイドレールは、前記連結部材に対する前記載置部材の周方向一方側への回転を規制しつつ、前記連結部材に対する前記載置部材の周方向他方側への回転を規制しない、
ことを特徴とする。

上記課題を解決する第四の発明に係る揚土装置は、
土砂を載置可能な載置部材と、
前記載置部材と回転可能に接続され、複数の前記載置部材を環状に連結する連結部材と、
環状に連結された複数の前記載置部材を周回する周回手段と、
前記連結部材に対する前記載置部材の角度を調整可能な角度調整手段と、
を備え、
前記角度調整手段は、前記載置部材に固定される複数のローラ部材と、前記複数のローラ部材と当接して前記連結部材に対する前記載置部材の回転を規制する規制部材とを備えたものであり、
前記規制部材は、前記複数のローラ部材を挟み込むように当接するものであり、前記連結部材に対する前記載置部材の周方向一方側への回転を規制するものであり、
前記載置部材を前記連結部材に対して周方向他方側へ回転させる回転手段を備えたことを特徴とする。

上記課題を解決する第五の発明に係る揚土装置は、
土砂を載置可能な載置部材と、
前記載置部材と回転可能に接続され、複数の前記載置部材を環状に連結する連結部材と、
環状に連結された複数の前記載置部材を周回する周回手段と、
前記連結部材に対する前記載置部材の角度を調整可能な角度調整手段と、
を備え、
前記角度調整手段は、前記載置部材に固定される複数のローラ部材と、前記複数のローラ部材と当接して前記連結部材に対する前記載置部材の回転を規制する規制部材とを備えたものであり、
前記規制部材は、前記複数のローラ部材を挟み込むように当接するものであり、前記連結部材に対する前記載置部材の周方向一方側への回転を規制するものであり、
前記載置部材を前記連結部材に対して周方向他方側へ回転させる回転手段を備え、
前記回転手段は、前記載置部材に固定されるギヤ部材と、構造体に固定されて前記ギヤ部材と噛み合う被ギヤ部材とを備えたものであることを特徴とする。

上記課題を解決する第六の発明に係る揚土装置は、第一から第五のいずれか一つの発明に係る揚土装置において、環状に連結された複数の前記載置部材を囲うハウジングと、前記ハウジングに形成され、土砂搬送装置から前記載置部材に落下するように土砂を取り込む第一の開口部と、前記ハウジングに形成され、前記第一の開口部よりも鉛直方向下側に位置する第二の開口部と、前記第二の開口部から前記土砂搬送装置に土砂を搬送する搬送装置とを備えたことを特徴とする。

第一の発明に係る揚土装置によれば、土砂を載置可能な載置部材の周回経路の周回経路の設計自由度を向上させることができる。

第二の発明に係る揚土装置によれば、簡易な構成で連結部材に対する載置部材の角度を調整することができる。

第三の発明に係る揚土装置によれば、簡易な構成で連結部材に対する載置部材の角度を調整することができる。

第四の発明に係る揚土装置によれば、載置部材の周回経路の周回経路の設計自由度を更に向上させることができる。

第五の発明に係る揚土装置によれば、簡易な構成で連結部材に対する載置部材の角度を調整することができる。

第六の発明に係る揚土装置によれば、載置部材から土砂が落下した場合の対策を施すことができる。

実施例１に係る揚土装置を用いたトンネルの構築を示す説明図である。 実施例１に係る揚土装置の構造を示す説明図（図１におけるＡ部拡大図）である。 実施例１に係る揚土装置の構造を示す説明図（図１におけるＢ部拡大図）である。 実施例１に係る揚土装置におけるバケットの構造を示す説明図である。 実施例１に係る揚土装置におけるバケットの構造を示す説明図である。 実施例１に係る揚土装置におけるバケットの構造を示す説明図である。 実施例１に係る揚土装置におけるバケットの構造を示す説明図（図３ＡにおけるIV矢視図）である。 実施例１に係る揚土装置におけるバケットの構造を示す説明図（図３ＡにおけるＶ矢視図）である。 実施例１に係る揚土装置におけるバケットの動作を示す説明図である。 実施例２に係る揚土装置を用いたトンネルの構築を示す説明図である。 実施例２に係る揚土装置の構造を示す説明図（図７におけるＡ部拡大図）である。 実施例２に係る揚土装置の構造を示す説明図（図７におけるＢ部拡大図）である。

以下に、本発明に係る揚土装置の実施例について、添付図面を参照して詳細に説明する。もちろん、本発明は以下の実施例に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることは言うまでもない。

（実施例１）
本発明の実施例１に係る揚土装置の構造について、図１から図６を参照して説明する。

図１に示すように、トンネル掘削機１によって掘削された土砂（掘削土砂）は、トンネルＴ₁内に設置されたベルトコンベヤ２，３によってトンネルＴ₁の後方（図１においては、右方側）に搬送され、立坑Ｔ₂に設置された揚土装置４によって上方（図１においては、上方側）に搬送され、地上に設置されたベルトコンベヤ５によって所定箇所に搬送されるようになっている。

図２Ａおよび図２Ｂに示すように、揚土装置４には、その外殻であるハウジング１０が設けられており、このハウジング１０内には、複数（本実施例においては、三つ）のスプロケット１１ａ，１１ｂ，１１ｃが回転自在に支持されている。ここで、揚土装置４における一端側（図２Ａにおいては、左上側）に配置されたスプロケット１１ａは、駆動モータ１２と機械的に接続されており、当該駆動モータ１２の駆動によって回転駆動されるようになっている。また、揚土装置４における他端側（図２Ｂにおいては、下方側）に配置されたスプロケット１１ｃは、油圧ジャッキ１３と機械的に接続されており、当該油圧ジャッキ１３の伸縮動作によって一方向（図２Ｂにおいては、上下方向）に移動されるようになっている。

また、ハウジング１０内には、チェーン１４によって環状に連結されると共に、三つのスプロケット１１ａ，１１ｂ，１１ｃに亘って架けられた多数のバケット１５が収容されている。図３Ａ，図４および図５に示すように、バケット１５には、掘削土砂を載置可能なバケット本体２１が設けられている。ここで、バケット本体２１は、掘削土砂が載置される箱型の箱板２１ａと、箱板２１ａの背面側（図３Ａにおいては右方側、図４においては上方側、図５においては紙面奥側）を支持する支持板２１ｂと、箱板２１ａの底面側（図３Ａおよび図５においては下方側、図４においては紙面奥側）を補強する三角形状の補強板２１ｃと、支持板２１ｂの幅方向（図３Ａにおいては紙面前後方向、図４および図５においては左右方向）両側に設けられる略Ｌ字形状の側板２１ｄとから概略構成されている。

ここで、図４および図５においては、幅方向一方側（図４および図５においては、右方側）のみの構成を図示している。そして、バケット１５における前述した構成および後述する構成は、幅方向両側において対称であり、バケット１５における図示しない幅方向他方側（図４および図５においては、左方側）の構成は、図示と同様のものである。

また、バケット１５には、バケット本体２１の側板２１ｄから幅方向外側（図３Ａにおいては紙面手前側、図４および図５においては右方側）へ向けて突出する連結ピン２２が設けられている。連結ピン２２には、チェーン１４を構成するチェーンプレート１４ａが回転自在に接続されている。つまり、バケット１５（バケット本体２１）は、チェーン１４に対して固定されておらず、チェーン１４に対して回転可能である。

また、バケット１５には、連結ピン２２の先端から更に幅方向外側へ突出するガイドピン２３が設けられている。ここで、連結ピン２２とガイドピン２３とは、一体に形成されたものであっても良く、別体に形成された後に接合されたものであっても良い。

ガイドピン２３は、スプロケット１１ａ，１１ｂ，１１ｃの外周に形成された溝部と係合するようになっている（図２Ａおよび図２Ｂ参照）。よって、駆動モータ１２の駆動力は、スプロケット１１ａを介してガイドピン２３すなわちバケット１５に伝達され、当該ガイドピン２３すなわちバケット１５からチェーン１４を介して他のバケット１５に伝達される。つまり、駆動モータ１２によってスプロケット１１ａが回転駆動されると、チェーン１４によって連結された多数のバケット１５がハウジング１０内において周回されるようになっている。

また、図２Ａに示すように、揚土装置４には、バケット１５の周回経路における所定部分（後述する第一湾曲経路Ｒ₂）に位置してハウジング１０に固定されたチェーンガイド１６が設けられている。チェーンガイド１６には、前記所定部分（後述する第一湾曲経路Ｒ₂）を走行するバケット１５のガイドピン２３が当接するようになっている（図４参照）。つまり、バケット１５およびチェーン１４は、チェーンガイド１６に案内されて走行すると共に、油圧ジャッキ１３によってスプロケット１１ｃの位置が調整されることにより、垂れ下がることなく周回することができるようになっている。

バケット１５の周回経路は、略垂直方向一方側（図２Ａおよび図２Ｂにおいては、上方側）へ向けて走行する第一垂直経路Ｒ₁と、第一垂直経路Ｒ₁から略水平方向一方側（図２Ａにおいては、左方側）へ向けて湾曲して走行する第一湾曲経路Ｒ₂と、第一湾曲経路Ｒ₂から略水平方向一方側へ向けて走行する第一水平経路Ｒ₃と、第一水平経路Ｒ₃から略水平方向他方側（図２Ａにおいては、右方側）へ向けて折り返すように湾曲して走行する第一折り返し経路Ｒ₄と、第一折り返し経路Ｒ₄から略水平方向他方側へ向けて走行する第二水平経路Ｒ₅と、第二水平経路Ｒ₅から略垂直方向他方側（図２Ａにおいては、下方側）へ向けて湾曲して走行する第二湾曲経路Ｒ₆と、第二湾曲経路Ｒ₆から略垂直方向他方側へ向けて走行する第二垂直経路Ｒ₇と、第二垂直経路Ｒ₇から略垂直方向一方側へ向けて折り返すように湾曲して走行する（第一垂直経路Ｒ₁と接続する）第二折り返し経路Ｒ₈とから構成されている。

ここで、第一湾曲経路Ｒ₂は、周回経路の外側に向けて湾曲しており、チェーンガイド１６に案内されることによって形成されている。また、第一折り返し経路Ｒ₄、第二湾曲経路Ｒ₆、第二折り返し経路Ｒ₈は、周回経路の内側に向けて湾曲しており、スプロケット１１ａ，１１ｂ，１１ｃに案内されることによってそれぞれ形成されている。

また、図３Ａ，図４および図５に示すように、バケット１５には、バケット本体２１の側板２１ｄから幅方向内側へ向けて突出して回転可能なガイドローラ２４が設けられている。ガイドローラ２４は、幅方向両側にそれぞれ二つずつ配置されており、ハウジング１０に固定されたコ字状のガイドレール１７の間に位置して当該ガイドレール１７の端部（レール部１７ａ）と当接するようになっている。

このように、二つのガイドローラ２４がガイドレール１７のレール部１７ａ間に挟み込まれるように当該ガイドレール１７（レール部１７ａ）と当接することにより、バケット１５の一方側への回転（図３Ａにおいては、左回転）が規制され、バケット１５（バケット本体２１）の姿勢（チェーン１４に対する角度）が決定される。

例えば、図３Ａに示すように、レール部１７ａ間の距離を所定値Ｄとした場合には、バケット１５はチェーン１４に対して直交する姿勢（角度）で走行する。そして、図３Ｂに示すように、レール部１７ａ間の距離を所定値Ｄよりも大きい値Ｄ１（＞Ｄ）とした場合には、バケット１５はチェーン１４に対して一方側に傾斜（図３Ｂにおいては、連結ピン２２を回転中心として角度θ１だけ左回転）して走行し、図３Ｃに示すように、レール部１７ａ間の距離を所定値Ｄよりも小さい値Ｄ２（＜Ｄ）とした場合には、バケット１５はチェーン１４に対して他方側に傾斜（図３Ｃにおいては、連結ピン２２を回転中心として角度θ２だけ右回転）して走行する。

なお、バケット１５は、ガイドローラ２４とガイドレール１７との当接によって、周方向一方側（図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃにおいては、左回転）への回転が規制されているだけであり、周方向他方側への回転（図３Ａ，図３Ｂおよび図３Ｃにおいては、右回転）は規制されていない（可能である）。

また、図３Ａ，図４および図５に示すように、バケット１５には、バケット本体２１の側板２１ｄの幅方向内側に固定されたピニオンギヤ２５が設けられており、図２Ａに示すように、揚土装置４には、スプロケット１１ａの近傍（図２Ａにおいては、第一折り返し経路Ｒ₄）に位置してハウジング１０に固定されたラックギヤ１８が設けられている。

ピニオンギヤ２５は、当該バケット１５が第一折り返し経路Ｒ₄を走行する際に、ラックギヤ１８と噛み合うようになっている。このとき、ピニオンギヤ２５すなわちバケット１５は、ラックギヤ１８に対して回転しながら第一折り返し経路Ｒ₄を走行し、走行方向の前方へ向けて折り畳まれるように回転（図６においては、ピニオンギヤ２５を中心として右回転）される。つまり、バケット１５は、ピニオンギヤ２５とラックギヤ１８との噛み合いにより、ガイドローラ２４とガイドレール１７との当接によって規制されていない他方側へ回転される。

図２Ｂに示すように、第一垂直経路Ｒ₁近傍のハウジング１０には、斜め上方に向けて開口するシュータ１０ａが設けられている。シュータ１０ａの開口部は、トンネルＴ₁内に設置されたベルトコンベヤ３の後端部（トンネルＴ₁の後方側における端部）の鉛直方向下側に位置しており、シュータ１０ａの下端部は、第一垂直経路Ｒ₁を走行するバケット１５の近傍に位置している。よって、ベルトコンベヤ３によって搬送される掘削土砂は、当該ベルトコンベヤ３の後端部から鉛直方向下側に落下してシュータ１０ａ（ハウジング１０内）に入り、ハウジング１０内で周回するバケット１５上に載置されるようになっている。

図２Ａに示すように、ハウジング１０における第一湾曲経路Ｒ₂および第一水平経路Ｒ₃の近傍には、開口部１０ｂが設けられている。開口部１０ｂは、地上に設置されたベルトコンベヤ５の前端部（図２Ａにおいては、右方側端部）の鉛直方向上側に位置している。よって、バケット１５に載置された掘削土砂は、当該バケット１５が第一湾曲経路Ｒ₂および第一水平経路Ｒ₃を走行する際に、当該バケット１５からベルトコンベヤ５上に落下する（載置される）ようになっている。

つまり、バケット１５は、第一垂直経路Ｒ₁においてシュータ１０ａを介してベルトコンベヤ３から掘削土砂を受け取り、第一湾曲経路Ｒ₂および第一水平経路Ｒ₃において開口部１０ｂを介してベルトコンベヤ５に掘削土砂を受け渡すようになっている。

また、図２Ｂに示すように、ハウジング１０の下端近傍であってシュータ１０ａよりも鉛直方向下方側には、ベルトコンベヤ３の方向（トンネルＴ₁の前方）に開口する開口部１０ｃが設けられており、この開口部１０ｃには、スクリューコンベヤ１９が挿通されている。スクリューコンベヤ１９の一端（図２Ｂにおいては、下方側の端部）は、開口部１０ｃを貫通してハウジング１０内の下端に位置し、スクリューコンベヤ１９の他端（図２Ｂにおいては、上方側の端部）は、ベルトコンベヤ３上に位置している。よって、バケット１５によって揚土されず、当該バケット１５からハウジング１０内に落下した掘削土砂は、スクリューコンベヤ１９によってベルトコンベヤ３上に戻されるようになっている。

本発明の実施例１に係る揚土装置の動作について、図１から図６を参照して説明する。

トンネル掘削機１から排出される掘削土砂は、ベルトコンベヤ２，３によってトンネルＴ₁の後方へ搬送された後、ベルトコンベヤ３の後端部から揚土装置４のシュータ１０ａに落下する（図１および図２Ａ参照）。

揚土装置４においては、駆動モータ１２の駆動によってスプロケット１１ａが回転駆動し、当該スプロケット１１ａと他のスプロケット１１ｂ，１１ｃとに亘って架けられたバケット１５およびチェーン１４が周回している（図２Ａおよび図２Ｂ参照）。シュータ１０ａから揚土装置４（ハウジング１０）内に取り込まれた掘削土砂は、第一垂直経路Ｒ₁におけるシュータ１０ａ近傍を走行するバケット１５上に落下する（載置される）。

ここで、第一垂直経路Ｒ₁には、所定幅のガイドレール１７が設置されており（図３Ａから図３Ｃ参照）、この第一垂直経路Ｒ₁を走行するバケット１５は、チェーン１４に対して所定角度（揚土に適した角度であって、図２Ａおよび図２Ｂにおいては略直角）で走行している。

そして、掘削土砂が載置されたバケット１５は、第一垂直経路Ｒ₁を走行し、当該第一垂直経路Ｒ₁から第一湾曲経路Ｒ₂を介して第一水平経路Ｒ₃へ移行する。このとき、バケット１５は、バケット本体２１の先端部が鉛直方向下側へ下がるように傾斜して走行するため、バケット１５に載置された掘削土砂は、当該バケット１５からベルトコンベヤ５上に落下する。

ここで、第一湾曲経路Ｒ₂および第一水平経路Ｒ₃には、所定幅のガイドレール１７が設置されており（図３Ａから図３Ｃ参照）、この第一湾曲経路Ｒ₂および第一水平経路Ｒ₃を走行するバケット１５は、チェーン１４に対して所定角度（排土に適した角度であって、図２Ａにおいては略直角）で走行している。

そして、排土を終えたバケット１５は、第一水平経路Ｒ₃を走行し、当該第一水平経路Ｒ₃から第一折り返し経路Ｒ₄を介して第二水平経路Ｒ₅へ移行する。このとき、ピニオンギヤ２５がラックギヤ１８と噛み合い、バケット１５の走行に伴ってピニオンギヤ２５が回転するため、バケット１５は走行方向前方へ向けて折り畳まれるように回転する（図６参照）。

そして、バケット１５は、第二水平経路Ｒ₅から第二湾曲経路Ｒ₆を介して第二垂直経路Ｒ₇へ移行し、更に、第二垂直経路Ｒ₇から第二折り返し経路Ｒ₈を介して第一垂直経路Ｒ₁に戻る。第一垂直経路Ｒ₁に戻されたバケット１５には、ベルトコンベヤ３からシュータ１０ａを介して掘削土砂が再び載置される（図２Ｂ参照）。

ここで、第二折り返し経路Ｒ₈および第一垂直経路Ｒ₁には、所定幅のガイドレール１７が設置されており（図３Ａから図３Ｃ参照）、第二折り返し経路Ｒ₈および第一垂直経路Ｒ₁を走行するバケット１５は、チェーン１４に対して所定角度（前述した揚土に適した角度）で走行している。

なお、ベルトコンベヤ３からシュータ１０ａを介してバケット１５上に載置される際、または、バケット１５上に載置されて揚土されている（バケット１５が第一垂直経路Ｒ₁を走行している）際に、当該バケット１５から落下した掘削土砂は、ハウジング１０内の下端部にまで落下した後、スクリューコンベヤ１９によってベルトコンベヤ３上に戻される。つまり、再びベルトコンベヤ３上からシュート１０ａ内に落下し、バケット１５上に載置される。

本実施例に係る揚土装置によれば、チェーン１４に対するバケット１５の角度（姿勢）を容易に調整（設定）可能である。よって、バケット１５は、第一垂直経路Ｒ₁においてシュータ１０ａを介してベルトコンベヤ３から掘削土砂を効率良く受け取り、第一湾曲経路Ｒ₂および第一水平経路Ｒ₃において開口部１０ｂを介してベルトコンベヤ５に掘削土砂を効率良く受け渡すことができる。また、第二水平経路Ｒ₅、第二湾曲経路Ｒ₆および第二垂直経路Ｒ₇において、バケット１５をチェーン１４に沿うように倒した状態で走行させ、ハウジング１０をチェーン１４に近接して設けることにより、揚土装置４の大型化を抑制することができる。

（実施例２）
本発明の実施例２に係る揚土装置の構造について、図７，図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。

本実施例に係る揚土装置は、鉛直方向から傾斜した角度で揚土することを除いて、本発明の実施例１に係る揚土装置と同様な構造を有するものである。よって、本実施例に係る揚土装置における実施例１と同様な構造についての重複説明は適宜省略する。

図７に示すように、トンネル掘削機１０１によって掘削された土砂（掘削土砂）は、トンネルＴ₁内に設置されたベルトコンベヤ１０２，１０３によってトンネルＴ₁の後方（図１においては、右方側）に搬送され、立坑Ｔ₂に設置された揚土装置１０４によって上方（図１においては、上方側）に搬送され、地上に設置されたベルトコンベヤ１０５によって所定箇所に搬送されるようになっている。

図８Ａおよび図８Ｂに示すように、揚土装置１０４においては、駆動モータ１１２によってスプロケット１１１ａが回転駆動されると、チェーン１１４によって環状に連結されると共に三つのスプロケット１１１ａ，１１１ｂ，１１１ｃに亘って架けられた多数のバケット１１５がハウジング１１０内において周回されるようになっている。

バケット１１５の周回経路は、鉛直方向から傾斜した一方側（図８Ａおよび図８Ｂにおいては、右上方側）へ向けて走行する第一傾斜経路Ｒ₁と、第一傾斜経路Ｒ₁から略水平方向一方側（図８Ａにおいては、右方側）へ向けて湾曲して走行する第一湾曲経路Ｒ₂と、第一湾曲経路Ｒ₂から略水平方向一方側へ向けて走行する第一水平経路Ｒ₃と、第一水平経路Ｒ₃から略水平方向他方側（図８Ａにおいては、左方側）へ向けて折り返すように湾曲して走行する第一折り返し経路Ｒ₄と、第一折り返し経路Ｒ₄から略水平方向他方側へ向けて走行する第二水平経路Ｒ₅と、第二水平経路Ｒ₅から鉛直方向から傾斜した他方側（図８Ａおよび図８Ｂにおいては、左下方側）へ向けて湾曲して走行する第二湾曲経路Ｒ₆と、第二湾曲経路Ｒ₆から鉛直方向から傾斜した他方側へ向けて走行する第二傾斜経路Ｒ₇と、第二傾斜経路Ｒ₇から鉛直方向から傾斜した一方側へ向けて折り返すように湾曲して走行する（第一傾斜経路Ｒ₁と接続する）第二折り返し経路Ｒ₈とから構成されている。

なお、揚土装置１０４において、バケット１１５およびチェーン１１４は、第一湾曲経路Ｒ₂に設けられたチェーンガイド１１６に案内されて走行すると共に、油圧ジャッキ１１３によってスプロケット１１１ｃの位置が調整されることにより、垂れ下がることなく周回することができるようになっている。

また、揚土装置１０４において、バケット１１５が第一折り返し経路Ｒ₄を走行する際に、当該バケット１１５に設けられたピニオンギヤ（図示省略）と、スプロケット１１１ａの近傍（図８Ａにおいては、第一折り返し経路Ｒ₄）に位置してハウジング１１０に固設されたラックギヤ１１８とが噛み合うようになっている。このピニオンギヤ（図示省略）とラックギヤ１１８との噛み合いにより、ピニオンギヤ（図示省略）がラックギヤ１１８に対して回転しながらバケット１１５が第一折り返し経路Ｒ₄を走行するため、バケット１１５は、走行方向の前方へ向けて折り畳まれるように回転（図８Ａにおいては、右回転）し、当該バケット１１５に載置された掘削土砂がベルトコンベヤ１０５上に落下する。

本発明の実施例２に係る揚土装置の動作について、図７，図８Ａおよび図８Ｂを参照して説明する。

トンネル掘削機１０１から排出される掘削土砂は、ベルトコンベヤ１０２，１０３によってトンネルＴ₁の後方へ搬送された後、ベルトコンベヤ１０３の後端部から揚土装置１０４のシュータ１１０ａに落下する（図７参照）。

揚土装置１０４においては、駆動モータ１１２の駆動によってスプロケット１１１ａが回転駆動し、当該スプロケット１１１ａと他のスプロケット１１１ｂ，１１１ｃとに亘って架けられたバケット１１５およびチェーン１１４が周回している（図８Ａおよび図８Ｂ参照）。シュータ１１０ａから揚土装置１０４（ハウジング１１０）内に取り込まれた掘削土砂は、第一傾斜経路Ｒ₁におけるシュータ１１０ａ近傍を走行するバケット１１５上に落下する（載置される）。

ここで、第一傾斜経路Ｒ₁には、所定幅のガイドレール（図示省略）が設置されており、この第一傾斜経路Ｒ₁を走行するバケット１１５は、チェーン１１４に対して所定角度（揚土に適した角度）で走行している。

そして、掘削土砂が載置されたバケット１１５は、第一傾斜経路Ｒ₁を走行し、当該第一傾斜経路Ｒ₁から第一湾曲経路Ｒ₂を介して第一水平経路Ｒ₃へ移行する。このとき、バケット１１５は、チェーン１１４に対する角度を変えて全体として傾斜しないように走行するため、バケット１１５に載置された掘削土砂は、当該バケット１１５から落下することはない。

ここで、第一湾曲経路Ｒ₂および第一水平経路Ｒ₃には、所定幅のガイドレール（図示省略）が設置されており、この第一湾曲経路Ｒ₂および第一水平経路Ｒ₃を走行するバケット１１５は、チェーン１１４に対する角度を変えて（搬送に適した角度となるように）走行している。

そして、掘削土砂が載置されたバケット１１５は、第一水平経路Ｒ₃を走行し、当該第一水平経路Ｒ₃から第一折り返し経路Ｒ₄を介して第二水平経路Ｒ₅へ移行する。このとき、ピニオンギヤ（図示省略）がラックギヤ１１８と噛み合い、バケット１１５の走行に伴ってピニオンギヤ（図示省略）が回転するため、バケット１１５は走行方向前方へ向けて折り畳まれるように回転（排土に適した回転速度で回転）する。つまり、バケット１１５は、その基端部が鉛直方向下側へ下がるように傾斜して走行するため、バケット１１５に載置された掘削土砂は、当該バケット１１５からベルトコンベヤ１０５上に落下する。

そして、排土を終えたバケット１１５は、第二水平経路Ｒ₅から第二湾曲経路Ｒ₆を介して第二傾斜経路Ｒ₇へ移行し、更に、第二傾斜経路Ｒ₇から第二折り返し経路Ｒ₈を介して第一傾斜経路Ｒ₁に戻る。第一傾斜経路Ｒ₁に戻されたバケット１１５には、ベルトコンベヤ１０３からシュータ１１０ａを介して掘削土砂が再び載置される（図８Ｂ参照）。

ここで、第二折り返し経路Ｒ₈および第一傾斜経路Ｒ₁には、所定幅のガイドレール（図示省略）が設置されており、第二折り返し経路Ｒ₈および第一傾斜経路Ｒ₁を走行するバケット１１５は、チェーン１１４に対して所定角度（前述した揚土に適した角度）で走行している。

なお、ベルトコンベヤ１０３からシュータ１１０ａを介してバケット１１５上に載置される際、または、バケット１１５上に載置されて揚土されている（バケット１１５が第一傾斜経路Ｒ₁を走行している）際に、当該バケット１１５から落下した掘削土砂は、ハウジング１１０内の下端部にまで落下した後、スクリューコンベヤ１１９によってベルトコンベヤ１０３上に戻される。つまり、再びベルトコンベヤ１０３上からシュート１１０ａ内に落下し、バケット１１５上に載置される。

本実施例に係る揚土装置によれば、チェーン１１４に対するバケット１１５の角度（姿勢）を容易に調整（設定）可能である。よって、第一湾曲経路Ｒ₂および第一水平経路Ｒ₃において、掘削土砂をバケット１１５から落下させることなく、搬送することができる。また、周回経路においてバケット１１５をチェーン１１４に近接させて走行させ、ハウジング１１０をチェーン１１４に近接して設けることにより、揚土装置１０４の大型化を抑制することができる。

本発明に係る揚土装置は、上述した実施例１，２のようにトンネル掘削機を用いたトンネルの構築に用いられるものに限定されず、種々の工事等において土砂を上方へ搬送（揚土）する際に用いるものにも採用することができる。

１ トンネル掘削機
２ ベルトコンベヤ（土砂搬送装置）
３ ベルトコンベヤ（土砂搬送装置）
４ 揚土装置
５ ベルトコンベヤ（土砂搬送装置）
１０ ハウジング
１０ａ シュータ（第一の開口部）
１０ｂ 開口部
１０ｃ 開口部（第二の開口部）
１１ａ スプロケット（周回手段）
１１ｂ スプロケット（周回手段）
１１ｃ スプロケット（周回手段）
１２ 駆動モータ（周回手段）
１３ 油圧ジャッキ
１４ チェーン（連結部材）
１４ａ チェーンプレート（連結部材）
１５ バケット（載置部材）
１６ チェーンガイド（周回手段）
１７ ガイドレール（角度調整手段、規制部材）
１７ａ レール部（角度調整手段、規制部材）
１８ ラックギヤ（回転手段、被ギヤ部材）
１９ スクリューコンベヤ（搬送装置）
２１ バケット本体（載置部材）
２１ａ バケット本体の箱板
２１ｂ バケット本体の支持板
２１ｃ バケット本体の補強板
２１ｄ バケット本体の側板
２２ 連結ピン
２３ ガイドピン（周回手段）
２４ ガイドローラ（角度調整手段、ローラ部材）
２５ ピニオンギヤ（回転手段、ギヤ部材）
１０１ トンネル掘削機
１０２ ベルトコンベヤ（土砂搬送装置）
１０３ ベルトコンベヤ（土砂搬送装置）
１０４ 揚土装置
１０５ ベルトコンベヤ（土砂搬送装置）
１１０ ハウジング
１１０ａ シュータ（第一の開口部）
１１０ｂ 開口部
１１０ｃ 開口部（第二の開口部）
１１１ａ スプロケット（周回手段）
１１１ｂ スプロケット（周回手段）
１１１ｃ スプロケット（周回手段）
１１２ 駆動モータ（周回手段）
１１３ 油圧ジャッキ
１１４ チェーン（連結部材）
１１５ バケット（載置部材）
１１６ チェーンガイド（周回手段）
１１８ ラックギヤ（回転手段、被ギヤ部材）
１１９ スクリューコンベヤ（搬送装置）
Ｒ₁ 第一垂直経路（第一傾斜経路）
Ｒ₂ 第一湾曲経路
Ｒ₃ 第一水平経路
Ｒ₄ 第一折り返し経路
Ｒ₅ 第二水平経路
Ｒ₆ 第二湾曲経路
Ｒ₇ 第二垂直経路（第二傾斜経路）
Ｒ₈ 第二折り返し経路
Ｔ₁ トンネル
Ｔ₂ 立坑

Claims (6)

1. 土砂を載置可能な載置部材と、
   前記載置部材と回転可能に接続され、複数の前記載置部材を環状に連結する連結部材と、
   環状に連結された複数の前記載置部材を周回する周回手段と、
   前記連結部材に対する前記載置部材の角度を調整可能な角度調整手段と
   を備え、
   前記角度調整手段は、
   前記連結部材に対する前記載置部材の回転中心の両側に離隔配置され、前記載置部材に固定される複数のローラ部材と、
   前記複数のローラ部材と当接するガイドレールと、
   を備え、
   前記ガイドレールは、前記ガイドレールの両端部に配置される一対のレール部を有し、
   前記一対のレール部により前記回転中心の両側から前記複数のローラ部材を挟み込むようにして前記ガイドレールが前記複数のローラ部材と当接することにより、前記連結部材に対する前記載置部材の周方向一方側への回転を規制する
   ことを特徴とする揚土装置。
2. 前記一対のレール部間の距離により、前記連結部材に対する前記載置部材の角度が調整される、
   ことを特徴とする請求項１に記載の揚土装置。
3. 前記ガイドレールは、前記連結部材に対する前記載置部材の周方向一方側への回転を規制しつつ、前記連結部材に対する前記載置部材の周方向他方側への回転を規制しない、
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の揚土装置。
4. 土砂を載置可能な載置部材と、
   前記載置部材と回転可能に接続され、複数の前記載置部材を環状に連結する連結部材と、
   環状に連結された複数の前記載置部材を周回する周回手段と、
   前記連結部材に対する前記載置部材の角度を調整可能な角度調整手段と、
   を備え、
   前記角度調整手段は、前記載置部材に固定される複数のローラ部材と、前記複数のローラ部材と当接して前記連結部材に対する前記載置部材の回転を規制する規制部材とを備えたものであり、
   前記規制部材は、前記複数のローラ部材を挟み込むように当接するものであり、前記連結部材に対する前記載置部材の周方向一方側への回転を規制するものであり、
   前記載置部材を前記連結部材に対して周方向他方側へ回転させる回転手段を備えた
   ことを特徴とする揚土装置。
5. 土砂を載置可能な載置部材と、
   前記載置部材と回転可能に接続され、複数の前記載置部材を環状に連結する連結部材と、
   環状に連結された複数の前記載置部材を周回する周回手段と、
   前記連結部材に対する前記載置部材の角度を調整可能な角度調整手段と、
   を備え、
   前記角度調整手段は、前記載置部材に固定される複数のローラ部材と、前記複数のローラ部材と当接して前記連結部材に対する前記載置部材の回転を規制する規制部材とを備えたものであり、
   前記規制部材は、前記複数のローラ部材を挟み込むように当接するものであり、前記連結部材に対する前記載置部材の周方向一方側への回転を規制するものであり、
   前記載置部材を前記連結部材に対して周方向他方側へ回転させる回転手段を備え、
   前記回転手段は、前記載置部材に固定されるギヤ部材と、構造体に固定されて前記ギヤ部材と噛み合う被ギヤ部材とを備えたものである
   ことを特徴とする揚土装置。
6. 環状に連結された複数の前記載置部材を囲うハウジングと、
   前記ハウジングに形成され、土砂搬送装置から前記載置部材に落下するように土砂を取り込む第一の開口部と、
   前記ハウジングに形成され、前記第一の開口部よりも鉛直方向下側に位置する第二の開口部と、
   前記第二の開口部から前記土砂搬送装置に土砂を搬送する搬送装置と
   を備えたことを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の揚土装置。

Images