JPH1046997A - シールド掘進機のエレクタ駆動装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 差動歯車装置を省略し、駆動効率を向上する
と共に装置のコンパクト化を図る。 【解決手段】 本発明は、シールド掘進機内にて回転自
在に支持されたエレクタｂを駆動する装置において、上
記エレクタｂに設けられたリングギヤ２と、リングギヤ
２に噛合されるピニオンギヤ５と、ピニオンギヤ５を回
転駆動する第１の駆動手段６と、第１の駆動手段６を上
記ピニオンギヤ５の軸心Ｃ回りに回転自在に支持するフ
レーム４，１０と、第１の駆動手段６を上記フレーム
４，１０に対し回転駆動する第２の駆動手段８，１８，
１９，２０とを備えたものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機内
においてセグメントの組立てを行うエレクタの駆動装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図４に示すように、一般的なシールド掘
進機においては、その円筒状シールドフレームａ内にセ
グメントの組立てを行うためのエレクタｂが装備されて
いる。エレクタｂは、円環状の回転フレームｃとその一
箇所に設けられた把持部ｄとから主に構成され、回転フ
レームｃは複数の支持ローラｅに支持されて、シールド
フレームａの軸心回りを回転できるようになっている。
そして把持部ｄは、セグメント（図示せず）を着脱自在
に把持すると共に、回転フレームｃの回転によって所定
位置に位置決めされた後、その位置にセグメントを組み
付けるようになっている。なお、円環状の回転フレーム
ｃには把持部ｄとの重量バランスを取るためバランサｆ
も設けられる。

【０００３】ここで、回転フレームｃを駆動する駆動装
置は、回転フレームｃに設けられたリングギヤｇと、こ
れに噛合されるピニオンギヤｈと、ピニオンギヤｈを回
転させる油圧モータｉとから主に構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、エレク
タを回転駆動して位置決めする場合、その慣性負荷が回
転角度によって大きく異なること、油圧のON/OFF制御の
精度が良くない等の理由により、エレクタを所望の位置
に正確に止めるには熟練を要する寸動動作に頼らざるを
得ないという問題がある。また、エレクタを自動化する
場合、エレクタの回転位置決めは精密さを要求し、この
ような油圧モータによる駆動方式では要求を満たし得な
い。

【０００５】そこでこれを解決するため、本出願人は特
開昭60-261898 号公報において、油圧モータとは別の位
置決め用油圧シリンダを備えた駆動装置を開示した。こ
れによれば、エレクタの粗位置決めを油圧モータで行っ
た後、油圧シリンダで精密位置決めを行うことができ、
これによりエレクタの容易で自動的な精密位置決めを達
成することができる。

【０００６】ところが、この装置では、モータとシリン
ダとの二系統の入力を切り換えるため差動歯車装置を用
いている。そして通常のモータによる運転時にも差動歯
車装置を介して駆動力が伝達されるため、差動歯車装置
内部で摩擦抵抗等による損失が生じ、駆動効率が悪化す
る問題がある。また、差動歯車装置の分だけ装置の軸長
が長くなり、装置の全長を長大化すると共に軸強度も必
要となって不利である。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、シールド掘進
機内にて回転自在に支持されたエレクタを駆動する装置
において、上記エレクタに設けられたリングギヤと、リ
ングギヤに噛合されるピニオンギヤと、ピニオンギヤを
回転駆動する第１の駆動手段と、第１の駆動手段を上記
ピニオンギヤの軸心回りに回転自在に支持するフレーム
と、第１の駆動手段を上記フレームに対し回転駆動する
第２の駆動手段とを備えたものである。

【０００８】これにおいては、通常の粗位置決めの際に
は、第２の駆動手段をロックして第１の駆動手段でピニ
オンギヤを駆動し、リングギヤを回転させる。また、特
に精密位置決めの際には、第１の駆動手段をロックして
第２の駆動手段で第１の駆動手段をフレームに対し回転
駆動する。これにより、例えば第１の駆動手段を油圧モ
ータで構成しても、これとは別の第２の駆動手段で精密
位置決めを行うことができ、位置決めを正確且つ自動的
に行えるようになる。そして差動歯車装置を用いないた
め、従来装置の問題点も一掃することが可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００１０】図１は、本発明に係るエレクタ駆動装置を
示す縦断側面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面図である。
なお、図１の左側がシールド掘進機の掘進方向前方であ
る。

【００１１】図示するように、１はエレクタの一部をな
す円環状の回転フレームで、その前端部には同じく円環
状のリングギヤ２が固設されている。回転フレーム１
は、支持ローラ３を介して、シールドフレーム（図示せ
ず）に一体的に連結された固定側フレーム４に支持さ
れ、これにより従来同様、円筒状シールドフレームの軸
心回りを回転自在となっている。

【００１２】リングギヤ２にはピニオンギヤ５が噛合さ
れ、ピニオンギヤ５は減速機付油圧モータ６の出力軸７
に取り付けられて回転駆動されるようになっている。そ
してモータ６は、円筒状ケーシング８内に同軸に収めら
れ且つ固定されている。特に円筒状ケーシング８は軸受
９を介してリング状フレーム１０に回転自在に支持さ
れ、円筒状ケーシング８はピニオンギヤ５の軸心Ｃ回り
を、リング状フレーム１０に対し相対回転できるように
なっている。リング状フレーム１０は固定側フレーム４
に固定されている。

【００１３】ここでモータ６は、油圧モータ１１と減速
機１２とが一体且つ直列に組み合わされて構成される。
そしてモータケーシング１３と減速機ケーシング１４と
は一体的に連結され、減速機ケーシング１４のフランジ
部１５が円筒状ケーシング８の段差部８ａに取り付けら
れる。出力軸７は減速機ケーシング１４から後方に突出
され、この出力軸７にピニオンギヤ５が嵌合されて取り
付けられる。ピニオンギヤ５はその前部に軸部１６を一
体的に有し、軸部１６は円筒状ケーシング８に軸受１７
を介して径方向外方から支持される。そして軸受１７の
さらに径方向外側において、円筒状ケーシング８の外周
部には、精密位置決め用のピニオンギヤ１８が一体的に
設けられている。

【００１４】特に図２に示すように、ピニオンギヤ１８
にはラック１９が噛合され、ラック１９は複動形油圧シ
リンダ２０に連結されて直線的に往復移動される。ま
た、ラック１９はラック案内部材２１の案内穴２２に挿
入されて直線移動が案内される。これら油圧シリンダ２
０及びラック案内部材２１は固定側フレーム４に固定さ
れる。

【００１５】油圧シリンダ２０は、図示しない油圧装置
から油圧が供給され、ポートＡからの油圧供給により伸
長し、ポートＢからの油圧供給により収縮するようにな
っている。図は最も収縮した状態を示している。

【００１６】ここで、図３には以上の構成が概略的に示
されている。なお同一の部材には同一の符号を付してあ
り、上述したようにモータケーシング１３と減速機ケー
シング１４とは円筒状ケーシング８と一体であるため、
ここではこれらを総合してケーシング２３として示して
いる。

【００１７】油圧モータ１１は油圧の力を受けて回転す
る回転部１１ａを有し、回転部１１ａからは回転軸２６
が一体的に突出されている。回転軸２６はその途中で分
割され、且つその分割部同士がカップリング２４で連結
される。カップリング２４はモータケーシング１３内に
収められており、モータケーシング１３内にはさらに、
回転軸２６の回転を規制乃至ロックするためのブレーキ
２５が設けられる。ブレーキ２５はここではディスクブ
レーキの構成がなされ、即ち回転軸２６に固定されたデ
ィスク２７と、モータケーシング１３に固定されてディ
スク２７の把持又は解除を行うキャリパ２８とから構成
される。

【００１８】回転軸２６は同時に減速機１２の入力軸を
なし、減速機１２は、回転軸２６に取り付けられたサン
ギヤ２９と、出力軸７に接続されてサンギヤ２９に噛合
されるプラネタリギヤ３０と、減速機ケーシング１４の
内周面に固設されプラネタリギヤ３０に噛合されるリン
グギヤ３１とを有している。こうして減速機１２は、回
転部１１ａの高速回転を減速すると共に、回転部１１ａ
で得られた駆動力をより高めてリングギヤ２に伝達す
る。

【００１９】このように、減速機付油圧モータ６は、ピ
ニオンギヤ５を回転駆動する第１の駆動手段を構成し、
この第１の駆動手段は、円筒状ケーシング８及び軸受９
を介して、リング状フレーム１０及び固定側フレーム４
からなるフレームに軸心Ｃ回りに回転自在に支持される
ことになる。

【００２０】また、円筒状ケーシング８、ピニオンギヤ
１８、ラック１９及び油圧シリンダ２０は、上記第１の
駆動手段をフレームに対し回転駆動する第２の駆動手段
を構成する。

【００２１】次に、かかる実施の形態の作用について説
明する。

【００２２】エレクタの位置決めを行う場合、先ず減速
機付油圧モータ６によって粗位置決めを行い、次に油圧
シリンダ２０によって精密位置決めを行う。具体的に
は、粗位置決めを行う場合、先ず油圧シリンダ２０を中
立位置でロックすると共にブレーキ２５を解除し、この
状態で油圧モータ１１を起動させる。こうすると回転フ
レーム１は比較的高速で回転をし、比較的短時間で所定
位置に位置決めされる。ただし、このときの位置決め精
度は粗く、正確な位置へは位置決めされていない。

【００２３】こうして粗位置決めが終了したら、こんど
はブレーキ２５を作動させてモータ回転軸２６をモータ
ケーシング１３にロックする。こうすると、モータ回転
軸２６は円筒状ケーシング８と一体となるから、この円
筒状ケーシング８を油圧シリンダ２０の伸縮動作で回転
させることにより、ピニオンギヤ５を駆動し、回転フレ
ーム１を回転させることが可能となる。

【００２４】即ち、図３を参照して、油圧シリンダ２０
が動作されるとケーシング２３が駆動される。そしてブ
レーキ２５がロックされているため、サンギヤ２９、プ
ラネタリギヤ３０及びリングギヤ３１が、互いに相対移
動することなく一体的に共回りするようになる。これに
よってピニオンギヤ５に、油圧シリンダ２０の駆動力を
伝達することが可能になる。なおこのとき、回転部１１
ａはケーシング２３に対し相対回転しない。

【００２５】ここで油圧シリンダ２０には、ステッピン
グシリンダ、パルスシリンダ等の高精度のものが使用さ
れる。また、ピニオンギヤ１８とラック１９とにより減
速比はさらに高まり、回転フレーム１の回転速度をより
低速とすることができる。こういった理由から、粗位置
決めの位置から正確な位置まで微調整が可能となり、油
圧モータ１１による位置決めよりも、さらに高精度な位
置決めを達成することが可能となる。

【００２６】また、図示しないが、ピニオンギヤ５の回
転角はエンコーダ等の回転角検出手段で検知され、油圧
シリンダ２０のストローク位置もポテンショメータ等の
ストローク位置検出手段で検知されている。これらの検
出信号に基づき、電子制御装置が油圧装置からの油圧供
給を制御することにより、油圧モータ１１や油圧シリン
ダ２０の自動制御を達成し、従来のような熟練操作によ
らない容易な自動位置決めを達成できるようになる。

【００２７】そして特に、かかる駆動装置によれば、従
来必要であった差動歯車装置を省略できるため、駆動損
失を可能な限りなくし、駆動効率を向上させることがで
きる。また、装置の軸長ないし全長の短縮化も図れ、コ
ンパクトでシンプルな装置とすることが可能となり、軸
強度の点でも有利となる。

【００２８】以上、本発明の好適な実施の形態について
説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定され
ず、他の様々な実施の形態を採ることが可能である。例
えば、減速機１２は必須ではなく十分な駆動力が得られ
ればなくても構わないし、減速機１２の構造も上記に限
定されない。またモータケーシング１３を直接回転自在
に支持するようにしても構わない。そして油圧シリンダ
２０の代わりに油圧又は電動モータ等を使用することも
可能であるし、ケーシング２３の駆動にピニオン・ラッ
ク機構以外の機構も採用し得る。ブレーキ２５について
も、ドラムブレーキや他のロック機構に置換することが
できる。

【００２９】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３０】（１） 従来の差動歯車装置を省略でき、
駆動効率を向上できる。

【００３１】（２） 装置のコンパクト化、シンプル化
を図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るエレクタ駆動装置を示す縦断側面
図である。

【図２】図１のＡ−Ａ線断面図である。

【図３】エレクタ駆動装置の概略構成図である。

【図４】エレクタを掘進方向後方から見たときの正面図
である。

【符号の説明】

２ リングギヤ ４ 固定側フレーム ５ ピニオンギヤ ６ 減速機付油圧モータ ８ 円筒状ケーシング １０ リング状フレーム １８ ピニオンギヤ １９ ラック ２０ 油圧シリンダ Ｃ 軸心 ｂ エレクタ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機内にて回転自在に支持さ
   れたエレクタを駆動する装置において、上記エレクタに
   設けられたリングギヤと、該リングギヤに噛合されるピ
   ニオンギヤと、該ピニオンギヤを回転駆動する第１の駆
   動手段と、該第１の駆動手段を上記ピニオンギヤの軸心
   回りに回転自在に支持するフレームと、該第１の駆動手
   段を上記フレームに対し回転駆動する第２の駆動手段と
   を備えたことを特徴とするシールド掘進機のエレクタ駆
   動装置。