JP7578985B2 - 巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナー - Google Patents

Description

本発明は、引き出されたワイヤーに調整された張力を付与するための制動手段を有する巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーに関する。

例えば、シールド工法によるトンネルの構築作業においては、シールドマシンで掘削されたトンネル内が換気されるが、この換気は、地上に設置された送風機（ブロワ）から吐出される外気を、風管又はダクトに接続された風管を経てトンネル内に供給することによってなされる。

ここで、上記風管は、伸縮可能な蛇腹状の管部材であって、トンネル内においては、トンネルの掘削の進行に合わせて風管がトンネルの天井に沿って順次継ぎ足されてゆき、トンネルの天井に沿って配置される。配置された複数の風管は、巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーから引き出されて天井に架設されるワイヤーに、トンネルの天井に沿って略水平に吊下げ支持される。

ところで、巻取ドラムに関しては、今までに種々の提案がなされている（例えば、特許文献１～３参照）が、引き出されるワイヤーに所望の張力を付与できるようにしたテンショナー機能を持つ巻取ドラムは見当たらない。

実開昭５７－０８２１５７号公報 実開昭６３－１２８４２７号公報 特開平８－０８１１８６号公報

前述のように、トンネル工事などの現場で使用される巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーであって、トンネル内の換気のために用いられる複数の風管をトンネルの天井に沿って略水平に吊下げ支持する用途に供されるワイヤーが巻装されたものにあっては、当該巻取ドラムから引き出されるワイヤーが所定の張力で張られた状態で保持される必要がある。因みに、巻取ドラムが自由回転可能である場合には、該巻取ドラムから引き出されるワイヤーに弛みが生じ、該ワイヤーによって吊下げ支持される風管が自重で垂れてしまうという不具合が発生する。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、その目的は、引き出されるワイヤーを所定の張力で緊張させた状態で保持することができる巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、回転可能に支持されてワイヤーを巻き取る巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーであって、前記巻取ドラムのワイヤー引き出し側の回転に制動を加えて引き出される前記ワイヤーに所定の張力を付与する制動手段を設けたことを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記制動手段は、ディスクブレーキであって、前記ディスクブレーキは、前記巻取ドラムの回転軸に結着されたブレーキディスクと、該ブレーキディスクに圧着されるブレーキパッドを備えるブレーキキャリパを含んで構成されることを特徴とする。前記ブレーキディスクに圧着されるブレーキパッドは、ブレーキディスクを挟持する一対のブレーキパッドが好ましい。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、前記ブレーキキャリパに調整ボルトを進退可能に螺合させ、該調整ボルトの回転によって前記ブレーキパッドの前記ブレーキディスクに対する押圧力（圧着力ともいう。）を調整することを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーに制動手段を設けたため、巻取ドラムのワイヤー引き出し側の回転に制動を加えて、巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーから引き出されるワイヤーを所定の張力で緊張させた状態で保持することができる。

請求項２に記載の発明によれば、ディスクブレーキのブレーキパッドによってブレーキディスクを挟持することにより、ブレーキパッドとブレーキディスク間に発生する摩擦抵抗力によって巻取ドラムのワイヤー引き出し側の回転に制動が加えられるため、巻取ドラムから引き出されたワイヤーに余計な弛みが生じるのを防ぐことができる。

請求項３に記載の発明によれば、調整ボルトを回してブレーキパッドのブレーキディスクに対する押圧力を調整することによって、巻取ドラムに加えられる制動力を、台車が前進するときは緩めてワイヤーの引き出しを許容し、台車が止まっているときは強めてワイヤーに緩みが生じないように調整して、ワイヤーに付与される張力を任意に制御することができる。

シールド工法によるトンネルの構築作業を示す部分側断面図である。 本発明に係る巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーの破断正面図である。 本発明に係る巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーの平面図である。 本発明に係る巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーの左側面図である。 図２のＡ－Ａ線拡大断面図である。

以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。

［巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーの使用例］
先ず、巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーの使用例として、シールド工法によるトンネルの構築作業を図１に基づいて概説する。なお、図１においては、シールドマシンの進行方向前方を「前」、逆方向を「後」、図１の紙面垂直方向を「左右」、図１の上下を「上下」とする。

図１はシールド工法によるトンネルの構築作業を示す部分側断面図であり、トンネル１００の構築作業においては、図１に示すように、地中が図示矢印方向に進行するシールドマシン５０によって掘削され、地中には円孔状のトンネル１００が形成される。ここで、シールドマシン５０の後方には、複数（図示例では、２台）の台車５１，５２が連結されており、最後尾の台車５２には巻取ドラム８を備えるワイヤーテンショナー１が搭載されている。なお、複数の台車５１，５２は、トンネル１００内に敷設された架設レール１０１に沿って走行する。

ところで、工事中はトンネル１００内が換気されるが、この換気は、地上に設置された送風機（ブロア）６０から吐出される外気がダクト６１とこのダクト６１に連結された複数の風管６２を経てトンネル１００内に供給されることによってなされる。ここで、送風機６０の吐出側から延びるダクト６１は、立坑２００を垂直下方に向かって延びた後、トンネル１００の天井１００ａに沿って直角に折り曲げられており、その端部には、トンネル１００の天井１００ａに沿って略水平に配置された複数（図示例では、２つ）の風管６２が接続されている。

ここで、上記風管６２は、伸縮可能な蛇腹状の管部材であって、トンネル１００内においては、この風管６２は、トンネル１００の掘削の進行に合わせてトンネル１００の天井１００ａに沿って順次継ぎ足されていく。そして、トンネル１００の天井１００ａに沿って配置された複数の風管６２は、ワイヤーテンショナー１の巻取ドラム８から引き出されるワイヤーＷによってトンネル１００の天井１００ａに沿って略水平に吊下げられる。より詳細には、ワイヤーテンショナー１の巻取ドラム８から引き出されたワイヤーＷの端部（自由端）は、図１の点ａにてトンネル１００の天井１００ａに固定されており、各風管６２は、そのフランジ部６２ａが図示の点ｂ，ｃにおいてワイヤーＷで支持されることによって、トンネル１００の天井１００ａに沿って略水平に吊下げ支持されている。なお、複数の風管６２を吊下げ支持するワイヤーＷは、図１に示す風管６２の長さ方向の中間点においてもクリップ等によって天井１００ａに支持されており、また天井１００ａの点ｄにおいて折り返されて前記巻取ドラム８に巻き取られている。

ところで、トンネル１００の構築作業の進行に伴ってシールドマシン５０は前方へと移動し、これに伴って該シールドマシン５０の後部に連結された複数（図示例では、２台）の台車５１，５２も仮設レール１０１に沿って前方へと移動する。すると、最後尾の台車５２に搭載されている巻取ドラム８を備えるワイヤーテンショナー１も台車５２と共に前方へと移動し、当該巻取ドラム８からワイヤーＷが引き出される。

また、上述のようにシールドマシン５０と台車５１，５２の前方への進行に伴って、掘削されるトンネル１００の長さが次第に長くなるため、トンネル１００の奥まで十分に換気するためには、既設の風管６２に別の風管６２を新たに継ぎ足していく必要がある。

したがって、ワイヤーＷによってトンネル１００の天井１００ａに沿って略水平に吊下げ支持される風管６２の数は、シールドマシン５０によるトンネル１００の構築作業の進行に伴って増えていく。増設される風管６２をトンネル１００の天井１００ａに沿って略水平に吊下げ支持して設置するためには、ワイヤーＷは、巻取ドラム８を備えるワイヤーテンショナー１が台車５２と共に前方へと移動しているときも含めて常に所定の張力で引っ張られている必要がある。このため、本実施の形態では、ワイヤーＷに所定の張力を付与するため、ワイヤーテンショナー１の巻取ドラム８に制動手段が設けられている。この制動手段については後述する。

次に、巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナー１の構成の詳細を図２～図５に基づいて以下に説明する。

［巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナー］
図２は巻取ドラム８を備えるワイヤーテンショナー１の一部を破断した正面図、図３は図２のワイヤーテンショナー１の平面図、図４は図２のワイヤーテンショナー１の左側面図、図５は図２の回転軸のＡ－Ａ線拡大断面図であり、これらの図においては、図示のように各矢印方向をそれぞれ「前後」、「左右」、「上下」方向とする。

図示した巻取ドラム８を備えるワイヤーテンショナー１は、略矩形枠状に構成された基台２を底部に備えており、この基台２の左右には、略Ｌ字状に屈曲された支持フレーム３，４の各側壁３Ａ，４Ａがそれぞれ垂直に立設されている。そして、支持フレーム３，４の各側壁３Ａ，４Ａには、軸受ブロック５，６がそれぞれ同一高さ位置に取り付けられており、これらの軸受ブロック５，６には、左右方向に沿って水平に配された回転軸７が回転可能に挿通支持されている。すなわち、回転軸７は、その左右両端部が軸受ブロック５，６を介して左右の支持フレーム３，４の各側壁３Ａ，４Ａに回転可能に支持されている。

そして、回転軸７の左右方向中央部には、該回転軸７によって回転支持される巻取ドラム８が配置されている。この巻取ドラム８は、木製の市販品であって、円筒状の胴部８Ａと、該胴部８Ａの軸方向両端に取り付けられた円板状の左右の側板８Ｂによって構成されており、左右の側板８Ｂの各中心には、図２に示すように、円孔８ａがそれぞれ形成されており、これらの円孔８ａを後述する連結部材９を介して回転軸７が貫通している。したがって、巻取ドラム８は、回転軸７と同軸に配されており、回転軸７の軸心を中心として該回転軸７と共に一体に回転する。なお、回転軸７の左右の軸受ブロック５，６で挟まれた部分（中間部分）は、図５にその断面を示すように、スプライン軸とされている。なお、図示していないが、巻取ドラム８の胴部８Ａの外周には、ワイヤーＷが巻回されている。

ここで、巻取ドラム８と回転軸７との連結は、回転軸７に軸方向に沿って摺動可能にスプライン嵌合する左右一対の連結部材９によって行われている。

そして、本実施の形態に係る巻取ドラム８を備えるワイヤーテンショナー１には、巻取ドラム８の回転に制動を加えて当該巻取ドラム８から引き出されるワイヤーＷに所定の張力（テンション）を付与するための制動手段の一例としてディスクブレーキ１０が設けられている。

上記ディスクブレーキ１０は、図２～図４に示すように、回転軸７の左端部に結着された円板状のブレーキディスク１１と、このディスクブレーキ１１を左右両側から挟み込むための左右一対のブレーキパッド１２ａ，１２ｂを備えるブレーキキャリパ１２を含んで構成されている。ここで、ブレーキキャリパ２２は、図２に示すように、左側の支持フレーム３の側壁３Ａから左方に向かって水平に延びる支持ステー１３を介して支持フレーム３に取り付けられており、このブレーキキャリパ１２には、調整ボルト１４が進退可能に螺合している。この調整ボルト１４の先端部は、一方のブレーキパッド１２ａに当接しており、調整ボルト１４は、ディスクブレーキ１０の制動力を調整する調整機構を構成している。

巻取ドラム８の回転に制動を加えるディスクブレーキ１０を備えるワイヤーテンショナー１が、図１に示すように工事中のトンネル１００の内の最後尾の台車５２に搭載された状態では、ディスクブレーキ１０によって巻取ドラム８の回転に制動が加えられている。
すなわち、ディスクブレーキ１０のブレーキパッド１２ａ，１２ｂによってブレーキディスク１１が挟持されることにより、調整ボルト１４の操作によってブレーキパッド１２ａ，１２ｂとブレーキディスク１１との間に発生する調整された摩擦抵抗力が巻取ドラム８の回転に所望の制動を加えることができる。

上述のように、ディスクブレーキ１０によって巻取ドラム８の回転に任意に調整した制動を加えることができるため、巻取ドラム８からのワイヤーＷが過剰に引き出されることによる該ワイヤーＷの弛みを防ぐことができる。このため、工事の進行に伴って走行台車５２とこれに搭載された巻取ドラム８を備えるワイヤーテンショナー１が前進するとき、当該巻取ドラム８から引き出されるワイヤーＷには所定の張力が付与される。すなわち、ワイヤーテンショナー１の巻取ドラム８から引き出されるワイヤーＷは、所定の張力で引っ張られた状態で当該巻取ドラム８に保持される。

したがって、図１において前述したようにシールドマシン５０によるトンネル１００の構築作業の進行に伴って風管６２を継ぎ足し、トンネル１００の天井１００ａに沿って複数の風管６２がワイヤーＷによって略水平に吊下げられた状態において、前述のようにワイヤーＷは、所定の張力によって常に緊張状態に保持できるため、このワイヤーＷによって略水平に吊下げ支持された複数の風管６２が自重によって垂れることがなく、これらの風管６２は、ワイヤーＷによってトンネル１００の天井１００ａに沿って略水平に吊下げ支持される。

なお、ディスクブレーキ１０（図２～図４参照）の調整できる制動力によってワイヤーＷに付与される張力は、調整ボルト１４を回転させることによって任意に調整される。具体的には、調整ボルト１４を図４の矢印ｘ方向（時計方向）に回せば、ブレーキキャリパ１２の一方のブレーキパッド１２ａがブレーキディスク１１を押圧する力が増大してディスクブレーキ１０の制動力が高められるため、台車５２の前進時、又は停止時にワイヤーＷに付与される張力が大きくなる。逆に、調整ボルト１４を図４の矢印ｙ方向（反時計方向）に回せば、ブレーキキャリパ１２の一方のブレーキパッド１２ａがブレーキディスク１１を押圧する力が減少してディスクブレーキ１０の制動力が小さくなるため、台車５２が前進してワイヤーＷが引き出される時、適切な張力を付与してワイヤーＷの円滑で必要な長さの引き出しを実現できる。

以上の説明で明らかなように、本実施の形態によれば、ワイヤーテンショナー１の巻取ドラム８に制動手段としてのディスクブレーキ１０を設けたため、巻取ドラム８の回転に調整した制動を加えることができ、巻取ドラム８からワイヤーＷを所定の張力で緊張させた状態で引き出し、引き出したワイヤーＷを所望の張力で保持することができるという効果が得られる。

以上は、本発明をシールド工法によるトンネルの構築作業において使用される巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーに対して適用した例について説明したが、本発明は、他の任意の用途に供される巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーに対しても同様に適用可能である。

また、以上の実施の形態では、制動手段としてディスクブレーキを用いた例について説明したが、制動手段としては、ディスクブレーキ以外の例えばドラムブレーキなどの他の任意の機械的ブレーキを用いることができる。

その他、本発明は、以上説明した実施の形態に適用が限定されるものではなく、特許請求の範囲及び明細書と図面に記載された技術的思想の範囲内で種々の変形が可能であることは勿論である。

１ 巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナー
３，４ 支持フレーム
７ 回転軸
８ 巻取ドラム
９ 連結部材
１０ ディスクブレーキ（制動手段）
１１ ブレーキディスク
１２ ブレーキキャリパ
１２ａ，１２ｂ ブレーキパッド
１４ 調整ボルト
Ｗ ワイヤー

Claims (3)

1. スプラインを備える回転軸に連結部材を介して結合され回転可能に支持されて風管を支持するワイヤーを巻き取る巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナーであって、
   前記巻取ドラムの回転に制動を加え進行するシールドマシンによって引き出される前記ワイヤーに所定の張力を付与する制動手段を設けたことを特徴とする巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナー。
2. 前記制動手段は、ディスクブレーキであって、
   前記ディスクブレーキは、前記巻取ドラムの回転軸に結着されたブレーキディスクと、該ブレーキディスクに圧着されるブレーキパッドを備えるブレーキキャリパを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナー。
3. 前記ブレーキキャリパに調整ボルトを進退可能に螺合させ、該調整ボルトの回転によって前記ブレーキパッドの前記ブレーキディスクに対する押圧力を調整することを特徴とする請求項２に記載の巻取ドラムを備えるワイヤーテンショナー。
   

Images