(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内に移動可能に載置され、ラックを有するアーチ状のガイドフレームと、
前記ラックと歯合し、複数の油圧モータの回転トルクが減速機を介して伝達されて回転される複数のピニオンを有し、前記ピニオンが回転されることによっ  て、前記ガイドフレームに沿って軸受を介して移動し、トンネル作業装置を前記トンネル内を横行移動させる横行フレームと、から成るトンネル作業装置の横行装置の運転制御方法において、
前記横行フレームが移動中に、前記複数の油圧モータの内、所要個数の前記油圧モータに逆方向に油圧が掛けられ、前記ラックに対して伝達される前記ピニオンの順方向回転トルクよりも小さい逆方向回転トルクが所要個数の前記ピニオンに発生するように制御されることを特徴とするトンネル作業装置の横行装置の運転制御方法。
【請求項２】
請求項１の前記トンネル作業装置の横行装置の運転制御方法において、
前記横行装置が前記油圧モータの代わりに、電動モータを用いたものであり、前記逆方向に油圧が掛けられる代わりに、逆方向に電圧が加えられることを特徴とする請求項１記載のトンネル作業装置の横行装置の運転制御方法。
【請求項３】
トンネル内に移動可能に載置され、ラックを有するアーチ状のガイドフレームと、
前記ラックと歯合し、複数の油圧モータの回転トルクが減速機を介して伝達されて回転される複数のピニオンを有し、前記ピニオンが回転されることによっ  て、前記ガイドフレームに沿って軸受を介して移動し、トンネル作業装置を前記トンネル内を横行移動させる横行フレームと、から成るトンネル作業装置の横行装置において、
前記横行フレームが移動中に、前記複数の油圧モータの内、所要個数の前記油圧モータに逆方向に油圧が掛けられ、前記ラックに対して伝達される前記ピニオンの順方向回転トルクよりも小さい逆方向回転トルクが、所要個数の前記ピニオンに発生することを特徴とするトンネル作業装置の横行装置。
【請求項４】
請求項３の前記トンネル作業装置の横行装置において、
前記油圧モータの代わりに、電動モータを用いたものであり、前記逆方向に油圧が掛けられる代わりに、逆方向に電圧が加えられることを特徴とするトンネル作業装置の横行装置。
【請求項５】
前記軸受は、すべり軸受、あるいは、転がり軸受から成る請求項３または４記載のトンネル作業装置の横行装置。
【請求項６】
前記トンネル作業装置は、前記トンネルの内壁の切削装置、前記トンネルの内壁へコンクリートを吹き付けるコンクリート吹き付け装置、あるいは、前記トンネルの内壁の掘削用ドリルから成る請求項３から５のいずれかに記載のトンネル作業装置の横行装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの内壁を切削する等の作業を行うトンネル作業装置の横行装置の運転制御方法およびトンネル作業装置の横行装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネルの内壁を切削する等の作業を行うトンネル作業装置の横行装置は、図１（ａ）（ｂ）、図２、図３に示されるように、トンネル１内に移動可能に載置され、ラック２を有するアーチ状のガイドフレーム３から成る。
さらに、ラック２と歯合し、図４に示される４個の油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの回転トルクが減速機５を介して伝達されて回転される４個のピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄを、横行フレーム９は有し、ピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄが回転されることによって、ガイドフレーム３に沿ってすべり軸受７を介して、矢印１７方向あるいは矢印１８方向に移動し、トンネル１の内壁を切削する切削装置等のトンネル作業装置８をトンネル１内を横行移動させる。
ここで、ガイドフレーム３は、トンネル１の底面１５上のレール１６上を移動するように設けられ、トンネル作業装置８は、シリンダ８ａにより、横行フレーム９に対して揺動される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の従来例では、横行フレーム９がガイドフレーム３に沿ってすべり軸受７を介して、矢印１７方向あるいは矢印１８方向に移動する時に、４個全部の油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが同一方向に回転する。  このため、横行フレーム９が頂点位置１９から下方に移動する時に、切削装置等のトンネル作業装置８の自重による負荷および切削反力による負荷に、さらに、横行フレーム９のすべり軸受７の摩擦係数の変化が加わって、油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを有する減速機５の負荷がプラスあるいはマイナスに変動する。  この減速機５の負荷がマイナスに変動する場合には、ピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとラック２との間にバックラッシュがあるため、横行フレーム９の横行速度が一定に正確にコントロールできなかった。
【０００４】
また、ピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄおよび減速機５を介して油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄに加わる負荷が、急激に変動するため、油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが故障し易く、さらに、切削装置等のトンネル作業装置８の駆動源であるモータに加わる負荷が、急激に変動するため、トンネル作業装置８の駆動源であるモータが故障し易いという問題点があった。
さらに、トンネル作業装置８として切削装置の替わりにコンクリート吹付け機を用いた場合には、横行フレーム９の横行速度が一定しないため、コンクリートの吹付けが均一になされないという問題点があった。
そこで、本発明は、ピニオンとラックの間のバックラッシュの影響を受けないようにして、横行フレームの横行速度が正確に一定にコントロールされ、急激な負荷の変動による減速機およびトンネル作業装置の駆動源である油圧モータの故障を防止し、コンクリートを吹付ける場合には、吹付けが均一となるトンネル作業装置の横行装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トンネル内に移動可能に載置され、ラックを有するアーチ状のガイドフレームと、
前記ラックと歯合し、複数の油圧モータの回転トルクが減速機を介して伝達されて回転される複数のピニオンを有し、前記ピニオンが回転されることによっ  て、前記ガイドフレームに沿って軸受を介して移動し、トンネル作業装置を前記トンネル内を横行移動させる横行フレームと、から成るトンネル作業装置の横行装置の運転制御方法において、
前記横行フレームが移動中に、前記複数の油圧モータの内、所要個数の前記油圧モータに逆方向に油圧が掛けられ、前記ラックに対して伝達される前記ピニオンの順方向回転トルクよりも小さい逆方向回転トルクが所要個数の前記ピニオンに発生するように制御されることを特徴とするトンネル作業装置の横行装置の運転制御方法である。
ここで、油圧モータの代わりに、電動モータを用いる場合が、含まれる。
【０００６】
さらに、本発明は、トンネル内に移動可能に載置され、ラックを有するアーチ状のガイドフレームと、
前記ラックと歯合し、複数の油圧モータの回転トルクが減速機を介して伝達されて回転される複数のピニオンを有し、前記ピニオンが回転されることによっ  て、前記ガイドフレームに沿って軸受を介して移動し、トンネル作業装置を前記トンネル内を横行移動させる横行フレームと、から成るトンネル作業装置の横行装置において、
前記横行フレームが移動中に、前記複数の油圧モータの内、所要個数の前記油圧モータに逆方向に油圧が掛けられ、前記ラックに対して伝達される前記ピニオンの順方向回転トルクよりも小さい逆方向回転トルクが、所要個数の前記ピニオンに発生することを特徴とするトンネル作業装置の横行装置である。
ここで、油圧モータの代わりに、電動モータを用いる場合が、含まれる。
【０００７】
本発明によれば、横行フレームが移動中に、複数の油圧モータの内、所要個数の油圧モータに逆方向に油圧が掛けられ、ラック２に対して伝達されるピニオン６ｂ，６ｃ，６ｄの順方向回転トルクよりも小さい逆方向回転トルクが所要個数のピニオン６ａに発生されるように運転制御される。
このため、ピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄにとラック２との間のバックラッシュの影響を受けず、横行フレーム９の横行速度が正確に一定にコントロールされ、急激な負荷の変動による減速機５およびトンネル作業装置８の駆動源であるモータの故障を防止し、コンクリートを吹付ける場合には、吹付けが均一となる。
ここで、油圧モータの代わりに、電動モータを用いる場合には、逆方向に油圧が掛けられる代わりに、逆方向に電圧が加えられる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態の正面図、図２は、端面図、図３は、部分構成図である。  ガイドフレーム３は、アーチ状に構成され、トンネル１内に移動可能に載置され、ラック２を有し、トンネル１の底面１５上のレール１６上を移動するように設けられる。
ラック２と歯合し、図示されない４個の油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの回転トルクが減速機５を介して伝達されて回転される複数のピニオン６ａ，    ６ｂ，６ｃ，６ｄを、横行フレーム９は有する。  ピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄがラック２と歯合し、回転されることによって、横行フレーム９は、ガイドフレーム３に沿ってすべり軸受７を介して、矢印１７方向あるいは矢印１８方向に移動し、トンネル１の内壁を切削する切削装置等のトンネル作業装置８をトンネル１内を横行移動させる。  トンネル作業装置８は、シリンダ８ａにより、横行フレーム９に対して揺動される。
【０００９】
さらに、本実施の形態は、横行フレーム９が移動中に、４個の油圧モータ    ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの内、１個の油圧モータ４ａに逆方向に油圧が掛けられ、ラック２に対して伝達される複数のピニオン６ｂ，６ｃ，６ｄの順方向回転トルクよりも小さい逆方向回転トルクがピニオン６ａに発生されるように運転制御される。
この実施の形態においては、油圧モータ４ａ，４ｂ…は３個以上から成り、油圧モータ４ａ，４ｂ…の各々の回転出力トルクは同一に構成され、４個のピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄは同一径に構成され、かつ、油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄとピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄ間の各々の減速比が同一に構成される。
ここで、油圧モータ４ａ，４ｂ…は３個以上から構成されれば良く、例えば、５個の油圧モータから構成される場合には、半数未満の１個または２個の油圧  モータに逆方向に油圧が掛けられる。
【００１０】
図４には、油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの制御回路が示される。  この制御回路は、主に油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄおよび電磁弁１０，１１，１２、さらに、電磁比例式のフローコントロール弁１３とから成る。
図１（ｂ）において、トンネル作業装置８と共に横行フレーム９が、ガイドフレーム３の左側から上昇しながら時計方向１７に頂点位置１９に向かって回動しているときには、電磁弁１０は、開部分１０ａが油の流路に位置し、電磁弁１１は、開部分１１ａと閉部分１１ｂが油の流路に対して中立に位置し、さらに、電磁弁１２は、開部分１２ａが油の流路に位置することにより、油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを各々矢印１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ方向に回転させる。
【００１１】
次に、横行フレーム９が、ガイドフレーム３の頂点位置１９に位置し、この頂点位置１９から、下降しながら時計方向１７に回動しているときには、電磁弁１０は、開部分１０ａが油の流路に位置し、電磁弁１１は、閉部分１１ｂが油の流路に位置し、さらに、電磁弁１２は、閉部分１２ｂが油の流路に位置することにより、油圧モータ４ｂ，４ｃ，４ｄを各々矢印１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ方向に回転させ、油圧モータ４ａのみ矢印１４ａ方向とは、逆方向に油圧が掛けられる。
これにより、ピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとラック２の間のバックラッシュの影響を受けなくなる。
【００１２】
次に、図１（ｂ）において、トンネル作業装置８と共に横行フレーム９が、ガイドフレーム３の右側から上昇しながら反時計方向１８に頂点位置１９に向かって回動しているときには、電磁弁１０は、閉部分１０ｂが油の流路に位置し、電磁弁１１は、開部分１１ａと閉部分１１ｂが油の流路に対して中立に位置し、さらに、電磁弁１２は、開部分１２ａが油の流路に位置することにより、油圧モータ４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄを各々矢印１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと逆方向に回転させる。
【００１３】
次に、横行フレーム９が、ガイドフレーム３の頂点位置１９に位置し、この頂点位置１９から、下降しながら反時計方向１８に回動しているときには、電磁弁１０は、閉部分１０ｂが油の流路に位置し、電磁弁１１は、開部分１１ａが油の流路に位置し、さらに、電磁弁１２は、閉部分１２ｂが油の流路に位置することにより、油圧モータ４ｂ，４ｃ，４ｄを各々矢印１４ｂ，１４ｃ，１４ｄと逆方向に回転させ、油圧モータ４ａのみ矢印１４ａ方向と同一方向に油圧を掛ける。  これにより、ピニオン６ａ，６ｂ，６ｃ，６ｄとラック２の間のバックラッシュの影響を受けなくなる。
【００１４】
なお、上述の実施の形態において、油圧モータ４ａ…の回転トルク、ピニオン６ａ…の直径、および、油圧モータ４ａ…とピニオン６ａ…間の各々の減速比は同一に構成される場合のみならず、適宜、異なるように構成され場合をも含み、横行フレーム９が移動中に、所定個数のピニオン６ａ…に逆方向に回転トルクが発生するように所定個数の油圧モータ４ａ…に逆方向に油圧が掛けられ、ラック２に対して伝達される残りのピニオン６ｃ…の順方向回転トルクよりも小さい逆方向回転トルクが所定個数のピニオン６ａ…に発生される全ての場合を、本発明は包含する。
【００１５】
上述の実施の形態において、油圧モータは、電動モータに置換されても良い。  この場合、逆方向に油圧が掛けられる代わりに、逆方向に電圧が加えられる。
また、すべり軸受７は、転がり軸受等から構成されても良い。
さらに、トンネル作業装置８は、トンネルの内壁の切削装置、トンネルの内壁へコンクリートを吹き付けるコンクリート吹き付け装置、あるいは、トンネルの内壁の掘削用ドリル等から成る。
【００１６】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように、ピニオンとラックの間のバックラッシュの影響を受けなくなり、横行フレームの横行速度が正確に一定にコントロールされるため、急激な負荷の変動による減速機およびトンネル作業装置の駆動源である油圧モータの故障を防止し、コンクリートを吹付ける場合には、吹付けが均一となるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態の正面図および端面図である。
【図２】本発明の一実施の形態の部分構成図である。
【図３】本発明の一実施の形態の部分構成図である。
【図４】本発明の一実施の形態を構成する油圧モータの制御回路図である。
【符号の説明】
１  トンネル
２  ラック
３  ガイドフレーム
４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄ  油圧モータ
５  減速機
６  ピニオン
７  軸受
８  トンネル作業装置
９  横行フレーム
１０、１１、１２  電磁弁
【図１】
0003604221.tif 000002
【図２】
0003604221.tif 000003
【図３】
0003604221.tif 000004
【図４】
0003604221.tif 000005