JP7306627B2

JP7306627B2 - レール送り装置を備えた台車

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Publication number: JP7306627B2
Application number: JP2019171794A
Authority: JP
Inventors: 雅昭中林; 拓也三宅; 秀行佐佐木; 大介鷲見
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 2019-09-20
Filing date: 2019-09-20
Publication date: 2023-07-11
Anticipated expiration: 2039-09-20
Also published as: JP2021046768A

Description

本発明は、特に曲線走行を可能としたレール送り装置を備えた台車に関する。

例えば、トンネルの施工に当たっては、各作業工程に応じて、シート張り台車、セントル、足場台車などの各種台車が用いられている。これら台車の走行は、下記特許文献１、２に示されるように、地盤上に左右一対のレールを敷設し、台車の車輪が前記レールを走行させるようにしたものが多く採用されている。この場合、前記レールは長手方向に沿って複数に分割され、台車の走行に伴って、走行し終えたレールを進行方向前方側に順次盛替えしながら台車を走行させるようにしていた。

しかしながら、この方法の場合は、例えばバックホウなどの重機でレールを引きずって移動させ、重機のバケットなどでレール位置の微調整を行うようにしていたため、バックホウの後進・作業との複合作業のため接触・挟まれ事故の災害が懸念されるなどの危険要因が多くなるとともに、ズリ出し時、インバート埋戻し時、資機材運搬時は作業に時間的制約を受け、レールの盛替えができないためレール送り作業が遅延化するなどの問題があった。更には見張り等を含め複数の作業員を必要とするなどの問題もあった。

そこで、近年はレール送り装置を備えた台車が提案され実用化されている。このレール送り装置について、図２１～図２４に基づいて詳述する。なお、図２１～図２３はレールを地盤から上昇させて進行方向前方に移動させている状態を示している。

図２１に示されるように、台車５０の左右一対の前側支柱５０Ａ、５０Ｂと、左右一対の後側支柱５０Ｃ、５０Ｄの下端には車輪６０が回転自在に設けられているとともに、その側部にアウトリガー５１が設けられている。

図２３に示されるように、前記車輪６０の両側には鉛直配向部材６２、６２が設けられ、これらの鉛直配向部材６２，６２の下端にはレール６１の側面凹部に嵌合する送りローラー６３が設けられ、前記アウトリガー５１を伸長して台車５０を上昇させた際にレール６１が地盤から離れ上方に引き上げられるようになっている。前記レール６１は、車輪６０が走行するレール本体６１Ａと、このレール本体６１Ａの下側に一体に連設されたＨ形鋼からなる送りレール６１Ｂとから構成され、前記送りレール６１Ｂによって前記送りローラ６３が嵌合する側面凹部が構成されている。

一方、レールの送り機構は、図２２に示されるように、レール６１の前端と後端との間にローラーチェン６４を張架するとともに、このローラーチェーン６４に歯合する原動スプロケット６６を配設し、前記原動スプロケット６６をモータ駆動させるようにしている。従って、アウトリガー５１によって台車５０を上方に引き上げた状態としたならば、前記ローラーチェーン６４を駆動させることによってレール６１を進行方向前方に送り出し、図２４に示されるように、アウトリガー５１を収縮させてレール６１を地盤上に設置する。その後は、レール６１の上を車輪６０が走行し台車５０が前進するようになっている。

特開２０００－２９１３９２号公報特開２００３－３５０９８号公報

前記レール送り機構によって、重機などを用いてレールを進行方向前側に盛替えしていた際の問題点は解消されるようになったが、前記レール送り機構は直線的にしかレールを送ることができないためトンネルが曲線である場合に対応できないという問題点があった。

そこで本発明の主たる課題は、レール送り装置を曲線走行に対応させた台車を提供することにある。

上記課題を解決するために請求項１に係る本発明として、台車の右側及び左側にそれぞれ前後一対で車輪を備えるととともに、台車を昇降させるアウトリガーを備え、前記アウトリガーによって台車を上昇させた状態で、レールを前後進可能に吊持するとともに、前記レールを進行方向前後に送り出し可能としたレール送り装置を備えた台車において、
前記台車は前後左右の４箇所にそれぞれ台車昇降回転装置を備えるとともに、前記台車昇降回転装置は、台車に対して鉛直軸周りに回転自在に支持された回転基台と、この回転基台に対して水平方向に沿って相対的に移動可能に設けられた横向スライドフレームと、前記横向スライドフレームの両端部にそれぞれ設けられたアウトリガーと、前記回転基台と前記横向スライドフレームとの間に連結された横移動制御用ジャッキとからなることを特徴とするレール送り装置を備えた台車が提供される。

上記請求項１記載の発明では、台車の前後左右の４箇所にそれぞれ台車昇降回転装置を備えるようにしている。この台車昇降回転装置は、台車に対して鉛直軸周りに回転自在に支持された回転基台と、この回転基台に対して水平方向に沿って相対的に移動可能に設けられた横向スライドフレームと、前記横向スライドフレームの両端部にそれぞれ設けられたアウトリガーと、前記回転基台と前記横向スライドフレームとの間に連結された横移動制御用ジャッキとからなる。

従って、曲線方向に進行したい場合は、後述する要領によって、前記台車昇降回転装置を用い、アウトリガーによって台車全体を上昇させた状態としたならば、台車を平面視で所定量だけ回転させるようにすることで進行方向を変えることができるようになり、曲線走行に対応することが可能となる。

請求項２に係る本発明として、前記横向スライドフレームは、前記回転基台に対して貫通した状態で設けられるとともに、前記回転基台の貫通孔内部において前記横向スライドフレームの側面に対面する両壁面は横向スライドフレーム側に向かって凸状の曲面となっている請求項１記載のレール送り装置を備えた台車が提供される。

上記請求項２記載の発明では、前記回転基台に対して前記横向スライドフレームの取付け状態の好適例を示したものである。具体的には、前記横向スライドフレームを前記回転基台に対して貫通した状態で設けるようにするとともに、前記回転基台の貫通孔内部において前記横向スライドフレームの側面に対面する両壁面は横向スライドフレーム側に向かって凸状の曲面としている。従って、台車の回転時に、回転方向に対する横移動のシフト差を許容することが容易になる。

請求項３に係る本発明として、前記横向スライドフレームは門型形状を成し、両側の支柱に前記アウトリガーが支持されている請求項１、２いずれかに記載のレール送り装置を備えた台車が提供される。

上記請求項３記載の発明では、前記横向スライドフレームの好適な構造形状と、アウトリガーの取付け態様を示したものである。

請求項４に係る本発明として、前記横移動制御用ジャッキは、復動型両ロッド形の油圧ジャッキが用いられ、シリンダが前記回転基台に保持され、ピストンロッドの両端がそれぞれ両側の支柱に連結されている請求項３記載のレール送り装置を備えた台車が提供される。

上記請求項４記載の発明では、前記横移動制御用ジャッキの好適な構造を示すとともに、その取付け態様を示したものである。

以上詳説のとおり本発明によれば、レール送り装置を曲線走行に対応させた台車を提供することが可能となる。

本発明に係るレール送り装置を備えた台車１の横断面図である。その側面図である。台車１の車輪部分を示す拡大図である。台車１の車輪部分の断面図である。台車昇降回転装置６を示す、(A)は正面図、(B)は側面図である。その平面図であり、(A)は回転前の状態、(B)は回転後の状態を示している。台車昇降回転装置２による台車１の横移動要領（その１）(A)～(C)である。台車昇降回転装置２による台車１の横移動要領（その２）(D)～(F)である。台車昇降回転装置２のヨー回転要領（曲線走行）を示す図である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その１）である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その２）である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その３）である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その４）である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その５）である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その６）である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その７）である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その８）である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その９）である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その１０）である。台車昇降回転装置２による台車１の曲線走行手順（その１１）である。従来のレール送り装置５０を示す台車１の横断面図である。その側面図である。アウトリガー部分の正面図（台車上昇状態）であるアウトリガー部分の正面図（台車下降状態）である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら詳述する。

本発明に係るレール送り装置を備えた台車１は、直線走行しか出来なかった従来のレール送り装置付き台車を曲線走行に対応させるようにしたものである。

〔台車１のレール送り装置について〕
先ず、図１～図４に基づいて、台車１のレール送り装置の構造について詳述する。

前記レール送り装置は、例えばトンネルの施工の場合は、掘削後に壁面に防水シートを張設するためのシート張り台車、鉄筋組立などのための足場台車、覆工コンクリートを打設するためのセントルなどの各種台車に対して適用される。

台車１の左右一対の前側支柱１Ａ、１Ｂと、左右一対の後側支柱１Ｃ、１Ｄの下端又はその近傍、すなわち台車の右側及び左側にそれぞれ前後一対で、レール１１を走行するための車輪１０が回転自在に設けられている。前記レール１１は、詳細には図４に示されるように、車輪１０が走行するためのレール本体１１Ａと、このレール本体１１Ａの下側に一体に連設されたＨ形鋼からなる送りレール１１Ｂとから構成されている。

図４に示されるように、前記車輪１０を保持する両側の車輪支持部に対して、縦方向部材１２Ａ、１２Ｂを設けるとともに、この縦方向部材１２Ａ、１２Ｂの下端に内側に向けて送りローラ１３Ａ、１３Ｂが設けられ、この送りローラ１３Ａ、１３Ｂが前記送りレール１１Ｂの側面凹部に嵌合し前記レール１１を進行方向前後に送り出し可能としている。

前記車輪１０の近傍位置には、後述の台車昇降回転装置２が設けられている。この台車昇降回転装置２にはアウトリガー２２Ａ，２２Ｂが設けられており、このアウトリガー２２Ａ、２２Ｂによって台車１全体を上昇させた際に、前記レール１１が地盤から離れ上方に引き上げられるようになっている。

一方、前記レール１１の送り機構は、図２及び図３に示されるように、レール１０の前端と後端にぞれぞれチェーン端固定部１４Ａ、１４Ｂを有し、これらチェーン端固定部１４Ａ、１４Ｂ間にローラーチェン１５を方向転換ギア１６、１６…を介しながら張設するとともに、中間にモータ駆動される原動スプロケット１７を設け前記ローラーチェーン１５に歯合させるようにしている。前記チェーン端固定部１４Ａは、螺設されたネジ棒の螺進退によってローラーチェーン１５の張力が調整可能となっている。

前記アウトリガー２２Ａ、２２Ｂによって台車１を上方に引き上げた状態としたならば、前記ローラーチェーン１５を駆動させることによってレール１１を進行方向前方に送り出し、所定の位置（図２の状態）まで移動させたならば、図１に示されるように、アウトリガー２２を収縮させてレール１１を地盤上に設置する。その後は、レール１１の上を車輪１０が走行し台車１が前進するようになっている。

なお、前記レール送り機構として、ローラーチェーン方式を採用した例について述べたが、前記送りローラ１３Ａ、１３Ｂを油圧モータによって駆動させることによりレール１１を前方に送るようにしても良いし、レール１１にラックギアを設けるとともに、台車側にモータ駆動されるピニオンギアを設けることによりレールを送り出すようにすることも可能である。

〔台車昇降回転装置２について〕
従来のレール送り装置は直線走行にしか対応出来ない構造であるが、本発明では前記レール送り装置を用いながら曲線走行に対応させるため、台車１に台車昇降回転装置２を設けるようにしている。

前記台車昇降回転装置２は、台車１の前後左右の４箇所にそれぞれ設けられている。具体的には、図３に示されるように、台車の車輪１０を支持する進行方向に沿って配置された側部フレーム１Ｅであって、車輪１０の近傍位置にそれぞれ前記側部フレーム１Ｅを跨ぐように配置されている。前記側部フレーム１Ｅは、図５に示されるように、溝型鋼を空間を空けた状態で背面合わせした断面構造となっている。

前記台車昇降回転装置２は、同図５に示されるように、台車１（側部フレーム１Ｅ）に対して鉛直軸周りに回転自在に支持された回転基台２０と、この回転基台２０に対して水平方向に沿って相対的に移動可能に設けられた横向スライドフレーム２１と、前記横向スライドフレーム２１の両端部にそれぞれ設けられたアウトリガー２２Ａ、２２Ｂと、前記回転基台２０と前記横向スライドフレーム２１との間に連結された横移動制御用ジャッキ２３とから構成されている。

更に詳述すると、前記回転基台２０は、軸部２０Ａと基台本体２０Ｂとから構成され、溝形鋼を背面合わせした形成された側部フレーム１Ｅの空間に形成された円形孔１ｅに対して前記軸部２０Ａが嵌合支持されることにより、鉛直軸周りに回転自在に支持されている。前記基台本体２０Ｂには、水平方向に貫通する貫通孔２０ｂが設けられている。前記回転基台２０は人力によって回転させるようにしているが、駆動モータを付設しモータ駆動によって回転させるようにすることも可能である。

前記横向スライドフレーム２１は、水平フレーム２１Ａと、その両端に設けられた脚柱フレーム２１Ｂ、２１Ｃ（本発明の「支柱」に相当する。）とからなる門型形状のフレームが用いられている。前記水平フレーム２１Ａが前記回転基台２０の貫通孔２０ｂを貫通した状態で設けられており、前記回転基台２０に対して水平方向に沿って相対的に移動可能に設けられている。前記横向スライドフレーム２１の移動可能量は、両側の脚柱フレーム２１Ｂ、２１Ｃが前記基台本体２０Ｂに衝突するまでの範囲となる。

前記脚柱フレーム２１Ｂ、２１Ｃに対してアウトリガー２２Ａ，２２Ｂが設けられている。前記回転基台２０の貫通孔２０ｂにおいて、前記横向スライドフレーム２１の側面（水平フレーム２１Ａの側面）に対面する両壁面２０ｃは、図６に示されるように、水平フレーム２１Ａ側に向かって凸状の曲面となっていることが望ましい。図６(B)に示されるように、後述する台車１の回転時に、回転方向に対する横移動のシフト差を許容することが容易になる。すなわち、後述するように、台車１の移動は平面視で台車１の平面中心点Ｏを回転中心とした円運動方向になる。これに対して、アウトリガー２２Ａ，２２Ｂによって台車１を持ち上げた状態での前記回転基台２０の移動は前記横向スライドフレーム２１をガイドとする直線運動となるため、台車１の回転に伴って両者間にシフト差が生じることになる。このシフト差を吸収するためには、例えば、前記回転基台２０と横向スライドフレーム２１との嵌合状態に遊びを設けておき前記シフト差を吸収させるようにしたり、前記回転基台２０の貫通孔２０ｂの側面にゴム板などの弾性易変形部材を介して摺動板を固設することにより前記シフト差を吸収したりすることもできるが、本形態例では前記両壁面２０ｃを水平フレーム２１Ａ側に向かって凸状の曲面とすることにより、図６(B)に示されるように、前記シフト差を吸収させるようにしている。前記凸状の曲面は、前記回転基台２０（側部フレーム１Ｅも同様）の振れ角に対応した曲率となっている。

前記横移動制御用ジャッキ２３は、シリンダ２３Ａとピストンロッド２３Ｂ、２３Ｃとからなる復動型両ロッド形の油圧ジャッキが好適に用いられる。前記「復動型」とはヘッド側とキャップ側の両方に油の出入口を設けて、交互に油の流入と流出とを行い往復運動を行わせる形式であり、前記「両ロッド形」とはシリンダの両端からピストンロッドが突出し、これら両端のロッドが一体のピストンとされ一体的挙動を示すものを言う。

前記横移動制御用ジャッキ２３は、前記回転基台２０と前記横向スライドフレーム２１との間に連結するように設けられる。具体的には、シリンダ２３Ａが前記回転基台２０に保持され、ピストンロッド２３Ｂ、２３Ｃの両端がそれぞれ横向スライドフレーム２１の脚柱フレーム２１Ｂ、２１Ｃに連結されるように設けられている。

前記横移動制御用ジャッキ２３として、片側ずつ独立のジャッキを設けるようにした場合はこれらジャッキの連動が煩雑となり油圧制御が難しいが、前記復動型両ロッド形の油圧ジャッキを用いることにより、油圧制御が単純化することができるようになる。

前記横移動制御用ジャッキ２３の稼働によって移動される対象は、前記横向スライドフレーム２１と前記回転基台２０となる。アウトリガー２２Ａ，２２Ｂが収縮している状態（非機能状態）では回転基台２０を固定側として前記横移動制御ジャッキ２３によって横向スライドフレーム２１が水平方向に移動される。また、アウトリガー２２Ａ，２２Ｂを伸長させ台車１が上昇している状態（機能状態）ではアウトリガー２２Ａ，２２Ｂを固定側として、前記横移動制御ジャッキ２３によって回転基台２０とともに、台車１が水平方向に移動される。

〔台車１の横移動要領〕
次に、前記台車昇降回転装置２による台車１の横移動要領について図７及び図８に基づいて詳述する。

図７(A)は台車１がレール１１上を走行可能とされ、前記横向スライドフレーム２１が回転基台２０の中央に位置している状態である。この状態から横向スライドフレーム２１とともに、アウトリガー２２Ａ，２２Ｂを水平方向に移動する。具体的には横移動制御用ジャッキ２３のピストン２３Ｂ，２３Ｃを油圧駆動によって図面右方側に移動させることによって、図７(B)に示されるように、横向スライドフレーム２１を右方側に移動させる。図７(C)は横向スライドフレーム２１を右方側に移動し終えた後に、アウトリガー２２Ａ，２２Ｂを伸ばして台車１全体を上昇させた状態を示している。

次に、アウトリガー２２Ａ、２２Ｂによって台車１全体を上昇させた状態で、図８(D)に示されるように、横移動制御用ジャッキ２３のシリンダ２３Ａを油圧駆動によって移動させる。シリンダ２３Ａの移動によって、回転基台２０とともに、台車１が右方側に移動される。

台車１の移動が完了したならば、図８(E)に示されるように、アウトリガー２２Ａ、２２Ｂを収縮して上方に引き上げ、横移動制御用ジャッキ２３のピストン２３Ｂ，２３Ｃを油圧駆動によって図面右方側に移動させることによって、図７(F)に示されるように、横向スライドフレーム２１を右方側に移動させて回転基台２０の中央に位置させるようにする。

台車１に配置された４箇所の台車昇降回転装置２において、上記作業手順によって台車１を移動させるようにするが、台車１が曲線走行するには、台車１の移動は平面視で台車１の平面中心点Ｏを回転中心とした円運動方向になるため、図９に示されるように、４箇所に配置された各台車昇降回転装置２、２…は、台車１の平面中心点Ｏを回転中心とし、かつ各回転基台２０の回転軸（軸部２０Ａ）を通る円軌跡Ｌの接線方向に前記台車昇降回転装置２の向きを変えた状態（±θずつ回転）させた状態で行うようにすることによって台車１を平面的に回転させることが可能となる。なお、図中、台車昇降回転装置１の回転方向は、時計回りを＋回転、反時計回りを－回転として表示している。

〔台車１の曲線走行要領について〕
次に、前記台車昇降回転装置２を用いた台車１の曲線走行要領について、図１０～図２１に基づいて詳述することにする。各図において(A)は台車の平面状態を示し、(B)は台車昇降回転装置２の作動状態を示している。

図１０は台車１がレール１１上に走行可能な状態であり、横向スライドフレーム２１は回転基台２０の中央に位置している。また、アウトリガー２２Ａ、２２Ｂは上昇させた状態としている。

曲線走行するために台車１の向き（進行方向）を変えるには、図１１に示されるように、回転基台２０を手動によって回転させることにより各台車昇降回転装置２、２…を回転させる。回転量は前述したように、台車１の移動は平面視で台車１の平面中心点Ｏを回転中心とした円運動方向になるため、図９に示されるように、４箇所に配置された各台車昇降回転装置２、２…は、台車１の平面中心点Ｏを回転中心とし、かつ各回転基台２０の回転軸を通る円軌跡Ｌの接線方向に前記台車昇降回転装置２の向きを変えた状態（±θずつ回転）とする。なお、各所毎の回転量は決まっているため、回転停止位置にストッパーを設けておくことが望ましい。

次に、図１２に示されるように、アウトリガー２２Ａ，２２Ｂを伸長させ地盤に接地させ、さらに伸ばして台車昇降回転装置２とともに、台車１を上昇させたならば、図１３に示されるように、横移動制御用ジャッキ２３のシリンダ２３Ａを油圧駆動によって移動させることにより、回転基台２０とともに、台車１を右方側に移動させる。この操作を４つの台車昇降回転装置２、２…で同時的に行うことにより台車１が平面中心点Ｏを回転中心として所定量（回転量：φ）だけ回転させることが可能となる。

次に、図１４に示されるように、アウトリガー２２Ａ，２２Ｂを収縮させてレール１１を地盤上に載置させるとともに、このレール１１上に台車１の荷重を預けるようにする。

次いで、図１５に示されるように、横移動制御用ジャッキ２３のピストン２３Ｂ，２３Ｃを油圧駆動によって図面右方側に移動させることによって、横向スライドフレーム２１を右方側に移動させて回転基台２０の中央に位置させるようにする。

図１６に示されるように、台車昇降回転基台２を回転させて元の状態、すなわち台車１の向いている進行方向に対して垂直方向に戻す。ここまでの作業が台車１の進行方向を変え終えた状態である。

この後の作業は、レール１１の送り作業となる。図１７に示されるように、アウトリガー２２Ａ、２２Ｂを伸長し台車１を上昇させた状態としたならば、図１８に示されるように、前記ローラーチェーン１５を駆動させることによってレール１１を進行方向前方に送り出し、所定の位置（図２の状態）まで移動させたならば、図１９に示されるように、アウトリガー２２Ａ、２２Ｂを収縮させる。その後は、図２０に示されるように、台車１がレール１１上を走行することにより前進する。

〔他の形態例〕
(1)上記形態例では、山岳トンネルの施工に使用される各種台車を例に採り本発明を説明したが、山岳トンネル用の台車に限定されるものではなく、台車一般に対して適用が可能である。

１…台車、２…台車昇降回転装置、１０…車輪、１１…レール、１２Ａ・１２Ｂ…縦方向部材、１３Ａ・１３Ｂ…送りローラ、１４Ａ・１４Ｂ…チェーン端固定部、１５…ローラーチェーン、２０…回転基台、２０ｂ…貫通孔、２０ｃ…両壁面、２１…横向スライドフレーム、２１Ａ…水平フレーム、２１Ｂ・２１Ｃ…脚柱フレーム、２２Ａ・２２Ｂ…アウトリガー、２３…横移動制御用ジャッキ、２３Ａ…シリンダ、２３Ｂ・２３Ｃ…ピストンロッド

Claims

台車の右側及び左側にそれぞれ前後一対で車輪を備えるととともに、台車を昇降させるアウトリガーを備え、前記アウトリガーによって台車を上昇させた状態で、レールを前後進可能に吊持するとともに、前記レールを進行方向前後に送り出し可能としたレール送り装置を備えた台車において、
前記台車は前後左右の４箇所にそれぞれ台車昇降回転装置を備えるとともに、前記台車昇降回転装置は、台車に対して鉛直軸周りに回転自在に支持された回転基台と、この回転基台に対して水平方向に沿って相対的に移動可能に設けられた横向スライドフレームと、前記横向スライドフレームの両端部にそれぞれ設けられたアウトリガーと、前記回転基台と前記横向スライドフレームとの間に連結された横移動制御用ジャッキとからなることを特徴とするレール送り装置を備えた台車。
前記横向スライドフレームは、前記回転基台に対して貫通した状態で設けられるとともに、前記回転基台の貫通孔内部において前記横向スライドフレームの側面に対面する両壁面は横向スライドフレーム側に向かって凸状の曲面となっている請求項１記載のレール送り装置を備えた台車。
前記横向スライドフレームは門型形状を成し、両側の支柱に前記アウトリガーが支持されている請求項１、２いずれかに記載のレール送り装置を備えた台車。
前記横移動制御用ジャッキは、復動型両ロッド形の油圧ジャッキが用いられ、シリンダが前記回転基台に保持され、ピストンロッドの両端がそれぞれ両側の支柱に連結されている請求項３記載のレール送り装置を備えた台車。