(57)【特許請求の範囲】
【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。
【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２０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１１ａ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
【図１】
0003716054.tif 000002
【図２】
0003716054.tif 000003
【図３】
0003716054.tif 000004
【図４】
0003716054.tif 000005