(57)【要約】【課題】ベルトコンベヤ本体の側方に突出しないようにモータ及び減速機をプーリー内に内包したベルトコンベヤ駆動用プーリー、このベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤ用ブースター又はベルトコンベヤ、並びにこのベルトコンベヤを利用したトンネル掘削工法を提供する。【解決手段】ベルトコンベヤ駆動用プーリー１は、円筒形状の外周面を有するとともに、内方に中空部を有するプーリー本体７と、プーリー本体７を回転させるための駆動源となるモータ８と、モータ８の回転速度を減じて出力するための遊星減速機９と、モータ８を冷却するための冷却装置１０と、モータ８及び遊星減速機９を支持するための側壁部１７、１８と、を備えている。【選択図】  図３
2011195321.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状の外周面を有するとともに、内側に中空部を有するプーリー本体を備え、このプーリー本体が回転することにより前記外周面に掛けられたベルトを駆動するベルトコンベヤ駆動用プーリーであって、
前記プーリー本体内に設置されたモータと、
入力軸が前記モータに接続されるとともに、出力軸が前記プーリー本体の内周面と係合するように前記プーリー本体内に設置された減速機と、
を備えることを特徴とするベルトコンベヤ駆動用プーリー。
【請求項２】
前記減速機は遊星減速機であり、当該遊星減速機の遊星歯車が前記プーリー本体の内周面に固定されることを特徴とする請求項１に記載のベルトコンベヤ駆動用プーリー。
【請求項３】
前記モータの出力軸と前記減速機の前記入力軸とが同一直線上に配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルトコンベヤ駆動用プーリー。
【請求項４】
請求項１〜３のうち何れか一項に記載のベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えることを特徴とするベルトコンベヤ用ブースター。
【請求項５】
請求項１〜３のうち何れか一項に記載のベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えることを特徴とするベルトコンベヤ。
【請求項６】
請求項４に記載のベルトコンベヤ用ブースターを備えることを特徴とするベルトコンベヤ。
【請求項７】
請求項５又は６に記載のベルトコンベヤでトンネルの掘削により生じる掘削土砂を坑外へ運搬することを特徴とするトンネル掘削工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトコンベヤを駆動するためのベルトコンベヤ駆動用プーリー、及びこのベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤ用ブースター又はベルトコンベヤ、並びにそのベルトコンベヤを利用したトンネル掘削工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネルの掘削により生じた掘削土砂は、ベルトコンベヤによって坑外へ運搬される。ベルトコンベヤの駆動手段としては、例えば、図１２に示すように、モータ３１と、減速機３２と、プーリー３３と、減速機３２の出力軸３２ａとプーリー３３の回転軸３３ａとを連結するチェーン３４と、を備えたものが用いられている。この駆動手段は、モータ３１の回転を減速機３２及びチェーン３４を介してプーリー３３に伝達し、このプーリー３３を駆動させることによってベルト３５を回転させるものである。そして、減速機３２の出力軸３２ａ、プーリー３３の回転軸３３ａ及びチェーン３４は、ベルト３５に接触しないようにベルトコンベヤ本体の側方に突出した状態で配置されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−１７７８２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このように、上述した駆動手段を用いた場合には、減速機の出力軸、プーリーの回転軸及びチェーンがベルトコンベヤ本体の側方に突出しているため、ベルトコンベヤの幅が大きくなり、トンネル内の作業空間が狭くなってしまう。したがって、このようなベルトコンベヤを小断面トンネル内に設置すると、資機材運搬車がベルトコンベヤに接触するおそれがあるため、小断面トンネルへの適用が困難であるという問題点があった。
【０００５】
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、ベルトコンベヤ本体の側方に突出しないようにモータ及び減速機をプーリー内に内包したベルトコンベヤ駆動用プーリー、このベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤ用ブースター及びベルトコンベヤ、並びにこのベルトコンベヤを利用したトンネル掘削工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、円筒形状の外周面を有するとともに、内側に中空部を有するプーリー本体を備え、このプーリー本体が回転することにより前記外周面に掛けられたベルトを駆動するベルトコンベヤ駆動用プーリーであって、
前記プーリー本体内に設置されたモータと、
入力軸が前記モータに接続されるとともに、出力軸が前記プーリー本体の内周面と係合するように前記プーリー本体内に設置された減速機と、
を備えることを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、モータ及び減速機がプーリー本体内に設置されているので、ベルトコンベヤの側方に突出する部材が存在しない。したがって、ベルトコンベヤを小断面トンネル内に設置しても、作業空間を拡く確保することができるため、資機材運搬車等を安全に併走させることができる。
【０００８】
また、本発明において、前記減速機は遊星減速機であり、当該遊星減速機の遊星歯車が前記プーリー本体の内周面に固定されることとすれば、遊星歯車で直接、プーリー本体を回転させることができる。
【０００９】
また、本発明において、前記モータの出力軸と前記遊星減速機の前記入力軸とが同一直線上に配置されていることとすれば、モータと遊星減速機とを接続したアッセンブリー状態における、出力軸や入力軸と直交する直交方向の長さ（以下、幅という）を、出力軸と入力軸とが同一直線上に無い場合よりも、短くすることができるので、モータ及び遊星減速機をコンパクトにプーリー本体内に格納することができる。
【００１０】
本発明のベルトコンベヤは、上述したベルトコンベヤ駆動用プーリーや当該ベルトコンベヤ駆動用プーリーを有するベルトコンベヤ用ブースターを備えるので、小断面トンネルにこのベルトコンベヤを設置することができる。
【００１１】
また、本発明は、トンネル掘削工法において、上述したベルトコンベヤでトンネルの掘削により生じる掘削土砂を坑外へ運搬することを特徴とする。
【００１２】
本発明によれば、長距離のベルトコンベヤを設置することができるので、長いトンネルでも掘削土砂を効率良く排出することができる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、ベルトコンベヤ本体の側方に張り出さないように駆動手段をプーリー内に内包したベルトコンベヤ駆動用プーリー、及びこのベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤやベルトコンベヤ用ブースター、並びにそのベルトコンベヤ等を利用したトンネル掘削工法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第一実施形態に係るベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤの側面図である。
【図２】本発明の第一実施形態に係るベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤの平面図である。
【図３】本発明の第一実施形態に係るベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤを簡略化して示すための概念図である。
【図４】本実施形態に係るベルトコンベヤ駆動用プーリーの断面図である。
【図５】本実施形態に係るモータの仕様を示す図である。
【図６】図４のＡ断面図である。
【図７】図４のＢ断面図である。
【図８】ベルトコンベヤの幅を比較した図であり、（ａ）は従来のプーリーを備えたベルトコンベヤを示し、（ｂ）は本発明に係るベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤを示す。
【図９】本発明の第二実施形態に係るベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤ用ブースターの側面図である。
【図１０】本発明の第二実施形態に係るベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤ用ブースターの平面図である。
【図１１】ベルトコンベヤ用ブースターの高さ及び幅を比較した図であり、（ａ）は従来のプーリーを備えたベルトコンベヤ用ブースターを示し、（ｂ）は本発明に係るベルトコンベヤ駆動用プーリーを備えたベルトコンベヤ用ブースターを示す。
【図１２】従来のベルトコンベヤを示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の好ましい実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
図１〜図３は、それぞれ本発明の第一実施形態に係るベルトコンベヤ駆動用プーリー１を備えたベルトコンベヤ２の側面図、平面図及び簡略化して示すための概念図である。
【００１７】
図１〜図３に示すように、ベルトコンベヤ２は、上流側端部に配置されたヘッドプーリー３と、下流側端部に配置されたベルトコンベヤ駆動用プーリー１と、両プーリー１、３間を回転するように巻き付けられたエンドレスベルト４と、送り側ベルト４ａを支持するためのキャリアローラー５と、戻り側ベルト４ｂを支持するためのリターンローラー６と、を備えている。
【００１８】
図４は、本実施形態に係るベルトコンベヤ駆動用プーリー１の断面図である。
図４に示すように、ベルトコンベヤ駆動用プーリー１は、円筒形状の外周面を有するとともに、内方に中空部を有するプーリー本体７と、プーリー本体７を回転させるための駆動源となるモータ８と、モータ８の回転速度を減じて出力するための遊星減速機９と、モータ８を冷却するための冷却装置１０と、モータ８及び遊星減速機９を支持するための側壁部１７、１８と、を備えている。
【００１９】
モータ８及び遊星減速機９は、プーリー本体７内に設置され、モータ８の出力軸８ａと遊星減速機９の入力軸９ａとが同一直線上になるように配置されている。
モータ８は、外周を囲うように設けられた固定枠１６を介して側壁部１７に固定されている。そして、側壁部１７、１８がベルトコンベヤ２本体に固定されることで、モータ８が駆動するとその出力軸８ａが回転し、この回転が遊星減速機９によって減速されて、プーリー本体７が側壁部１７、１８に対して回転するようになっている。
【００２０】
モータ８は、小型化のために極数を少なくしたものを用いる。本実施形態においては、例えば、図５に示すように、３相２極で３０００ｒｐｍ（５０Ｈｚ）の回転が可能な電動機を用いた。
【００２１】
また、モータ８は、外郭温度が２００℃以上になると電源を遮断するサーマルプロテクター１２を備えている。
【００２２】
冷却装置１０は、水冷式であり、水の温度を低下させるための冷却器１４と、冷却器１４により冷却された水をモータ８へ供給するためのポンプ１３と、水を冷却器１４とポンプ１３とモータ８との間で循環させるためのパイプ１５と、を備えている。
【００２３】
遊星減速機９は、図６及び図７に示すように、２段減速機構を備えており、各減速機構の減速比をそれぞれ４．７、６．４とした。
モータ８を回転させた場合における遊星減速機９の出力側の回転数を下記の式（１）により算出する。
Ｒｏｕｔ＝Ｒｉｎ×（１／Ｇ１）×（１／Ｇ２）・・・（１）
＝３０００×（１／４．７）×（１／６．４）
＝１０４．８
ここで、Ｒｏｕｔ：出力側回転数（ｒｐｍ）、Ｒｉｎ：入力側回転数（ｒｐｍ）、Ｇ１：１段減速比、Ｇ２：２段減速比である。
【００２４】
モータ８の出力側の高回転数（３０００ｒｐｍ）は、遊星減速機９を介することにより、１０４．８ｒｐｍまで減速することができる。
【００２５】
遊星減速機９の出力側の遊星歯車９ｂの外周面は、プーリー本体７の内周面に固定されおり、遊星歯車９ｂが回転することにより、プーリー本体７が回転する。
【００２６】
遊星減速機９を用いた場合におけるベルトコンベヤ駆動用プーリー１の周速度Ｖ（ｍ／ｍｉｎ）を下記の式（２）により算出する。
Ｖ＝Ｒｏｕｔ×Ｄ×π・・・（２）
＝１０４．８×０．４×π
＝１３１．７
ここで、Ｖ：周速度（ｍ／ｍｉｎ）、Ｄ：プーリー本体７の直径（ｍ）である。
【００２７】
ベルトコンベヤ駆動用プーリー１の周速度は、１３１．７ｍ／ｍｉｎとなり、予め設計等により決定された掘削土砂を搬出するために必要な周速度（例えば、１００ｍ／ｍｉｎ）以上であることを満たしている。なお、掘削土砂を搬出するために必要な周速度は各現場により異なり、設計等により適宜決定される。
【００２８】
図８は、ベルトコンベヤ２の幅を比較した図であり、（ａ）は、従来のプーリー３３を備えたベルトコンベヤを示し、（ｂ）は、本発明に係るベルトコンベヤ駆動用プーリー１を備えたベルトコンベヤ２を示す。
図８に示すように、本発明に係るベルトコンベヤ駆動用プーリー１を備えたベルトコンベヤ２は、遊星減速機９の遊星歯車９ｂで直接、プーリー本体７を回転させるので、従来のベルトコンベヤと比べてプーリー本体７を回転させるためのチェーン３４等が不要になり、側方にチェーン３４等が突出していないので、小断面トンネル内に設置しても作業空間を拡く確保することができる。したがって、ベルトコンベヤ２の側方に資機材運搬車１１を安全に併走させることができる。
【００２９】
また、モータ８及び遊星減速機９は、ベルトコンベヤ駆動用プーリー１内に設けられていることにより、粉塵等が付着しにくいのでメンテナンスの手間を低減することができる。
【００３０】
そして、ベルトコンベヤ駆動用プーリー１の内部にモータ８及び遊星減速機９が収容されて、外部にそれらを設置しなくてよいため、ベルトコンベヤ２本体を小型化することができる。
【００３１】
さらに、モータ８の出力軸８ａと遊星減速機９の入力軸９ａとが同一直線上になるように配置されていることにより、モータ８と遊星減速機９とを接続したアッセンブリー状態における幅を短くすることができるので、モータ８及び遊星減速機９をコンパクトにベルトコンベヤ駆動用プーリー１内に格納することができる。
【００３２】
次に、本発明の第二実施形態について説明する。第二実施形態は、本発明のベルトコンベヤ駆動用プーリー１をベルトコンベヤ２用ブースターとして用いた場合について説明する。以下の説明において、第一実施形態に対応する部分には同一の符号を付して説明を省略し、主に相違点について説明する。
【００３３】
図９及び図１０は、本発明の第二実施形態に係るベルトコンベヤ駆動用プーリー２１を備えたベルトコンベヤ用ブースター２０の側面図及び平面図である。
図９及び図１０に示すように、本実施形形態に係るベルトコンベヤ２２は、第１実施形態のベルトコンベヤ２の中間部にベルトコンベヤ用ブースター２０を備えたものである。
【００３４】
このベルトコンベヤ用ブースター２０は、ベルトコンベヤ駆動用プーリー２１と、ベルトコンベヤ駆動用プーリー２１の下方上流側（図９中ではベルトコンベヤ駆動用プーリー２１の左下側）に配置されたベルト押付け用プーリー２３と、を備えている。
【００３５】
エンドレスベルト４は、キャリアローラー５上を図９中の矢印方向に走行してベルトコンベヤ駆動用プーリー２１で時計回りに回転駆動された後、ベルト押付け用プーリー２３を経て下流側へ送られる。下流側へ送られたエンドレスベルト４は、図示しないが、下流側端部に配置されたベルトコンベヤ駆動用プーリー１を回って、リターンローラー６下を通過してヘッドプーリー３に戻り、このヘッドプーリー３を回ってキャリアローラー５上を通過してベルトコンベヤ駆動用プーリー２１へ送られる。
【００３６】
ベルトコンベヤ駆動用プーリー２１の内部にモータ８及び遊星減速機９が収容されており、それらをベルトコンベヤ用ブースター２０内に設置しなくてよいため、ベルトコンベヤ用ブースター２０を小型化することができる。
【００３７】
なお、本実施形態においては、ベルトコンベヤ用ブースター２０としてベルトコンベヤ駆動用プーリー２１を１台用いたが、ベルト押付け用プーリー２３の代わりに新たなベルトコンベヤ駆動用プーリー２１を設けることとし、ベルトコンベヤ駆動用プーリー２１を２台用いてもよい。
【００３８】
図１１は、ベルトコンベヤ用ブースター２０の幅を比較した図であり、（ａ）は、従来のベルトコンベヤ用ブースター２４を示し、（ｂ）は、本発明に係るベルトコンベヤ用ブースター２０を示す。
図１１に示すように、本発明に係るベルトコンベヤ駆動用プーリー２１を備えたベルトコンベヤ用ブースター２０は、従来のベルトコンベヤ用ブースター２４のように、側方にチェーン３４等が突出していないので、本実施形態に係るベルトコンベヤ用ブースター２０をベルトコンベヤ２本体の枠内に格納することができる。
これにより、前述したようにベルトコンベヤ用ブースター２０を小型化できることと相俟って、ベルトコンベヤ２を小型化することができる。
【００３９】
なお、上述した各実施形態においては、減速機として遊星減速機９を用いた場合について説明したが、これに限定されるものではなく、他の減速方法による減速機を用いてもよい。
【符号の説明】
【００４０】
１  ベルトコンベヤ駆動用プーリー
２  ベルトコンベヤ
３  ヘッドプーリー
４  エンドレスベルト
４ａ  送り側ベルト
４ｂ  戻り側ベルト
５  キャリアローラー
６  リターンローラー
７  プーリー本体
８  モータ
８ａ  出力軸
９  遊星減速機
９ａ  入力軸
９ｂ  遊星歯車
１０  冷却装置
１１  資機材運搬車
１２  サーマルプロテクター
１３  コンプレッサー
１４  冷却器
１５  パイプ
１６  固定枠
１７、１８  側壁部
２０  ベルトコンベヤ用ブースター
２１  ベルトコンベヤ駆動用プーリー
２２  ベルトコンベヤ
２３  ベルト押付け用プーリー
２４  従来のベルトコンベヤ用ブースター
３１  モータ
３２  減速機
３２ａ  出力軸
３３  プーリー
３３ａ  回転軸
３４  チェーン
３５  ベルト
【図１】
2011195321.tif 000003
【図２】
2011195321.tif 000004
【図３】
2011195321.tif 000005
【図４】
2011195321.tif 000006
【図５】
2011195321.tif 000007
【図６】
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【図７】
2011195321.tif 000009
【図８】
2011195321.tif 000010
【図９】
2011195321.tif 000011
【図１０】
2011195321.tif 000012
【図１１】
2011195321.tif 000013
【図１２】
2011195321.tif 000014