(57)【要約】【課題】ベルトコンベヤの無端ベルトとこの無端ベルトの軌道上に配置されたガイドローラとの摩擦を減らすことで、容易にベルトコンベヤの負荷を低減させる方法及びベルトコンベヤ装置を提供する。【解決手段】物を載せて搬送する無端ベルト３０と、この無端ベルトを走行移動させる駆動ローラと、前記無端べルトの軌道上に配置された複数のガイドローラ３２ｂと、前記駆動ローラを回転駆動させる駆動装置とを備えるベルトコンベヤの負荷低減方法であって、前記無端ベルト３０の前記ガイドローラ３２ｂと接する面に散水して無端ベルト３０とガイドローラ３２ｂの摩擦を低減させることを特徴とする。【選択図】　図２
2004137038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
物を載せて搬送する無端ベルトと、この無端ベルトを走行移動させる駆動ローラと、前記無端べルトの軌道上に配置された複数のガイドローラと、前記駆動ローラを回転駆動させる駆動装置とを備えるベルトコンベヤの負荷低減方法であって、前記無端ベルトの前記ガイドローラと接する面に散水して無端ベルトとガイドローラの摩擦を低減させることを特徴とするベルトコンベヤの負荷低減方法。
【請求項２】
前記無端ベルトのリターン側に散水するための散水ノズルを配置し、前記駆動装置の負荷が所定値以上になったときに、前記散水ノズルから散水することを特徴とする請求項１に記載のベルトコンベヤの負荷低減方法。
【請求項３】
物を載せて搬送する無端ベルトと、この無端ベルトを走行移動させる駆動ローラと、前記無端べルトの軌道上に配置された複数のガイドローラと、前記駆動ローラを回転駆動させる駆動装置と、前記無端ベルトの前記ガイドローラと接する面に散水する散水装置とを備えることを特徴とするベルトコンベヤ装置。
【請求項４】
前記駆動装置の動力源である電動モーターと、その電動モーターの負荷電流を検出する検出装置と、その検出装置の出力に基づいて前記散水装置を制御する制御装置とを備えることを特徴とする請求項３に記載のベルトコンベヤ装置。
【請求項５】
前記散水装置は、前記無端ベルトのリターン側に散水するための複数の散水ノズルを備えることを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のベルトコンベヤ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルトコンベヤの負荷低減方法及びベルトコンベヤ装置であって、特に、トンネル工事等に用いる延伸ベルトコンベヤに好適な技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、トンネル工事において、掘削した土砂を搬送する手段としては、ダンプトラック等の車両による運搬が一般的であった。しかし、トンネルの施工距離が長いときは、搬出時間が長くかかるとともに、トンネル内の車両が増加し、排気ガス、車両粉塵等によりトンネル内の環境が悪化していた。
【０００３】
そこで、近年では、掘削した土砂を搬送する手段として、延伸ベルトコンベヤを用いることが増えてきている。延伸ベルトコンベヤは、土砂を搬送する無端ベルトが伸縮自在であり、トンネルの施工距離が長くなっても、無端ベルトを延ばしたり、接続することにより、入り口付近まで土砂を搬送することが可能である。
【０００４】
一方、トンネルは、その軌道や障害物、土質等を考慮して掘削経路を決めるため、通常全くの直線状ではなく、多少曲線状であることが多い。また、一定長さのトンネル土砂の搬送を一台の延伸ベルトコンベヤで行うため、その搬送経路は曲線を伴うことが多い。
【０００５】
しかし、延伸ベルトコンベヤを曲線状態に配すると、ベルトコンベヤの無端ベルトを内側に入り込まないように、ガイドローラを多く設置しなければならない。そのため、ガイドローラには過大な摩擦が作用する。この過大な摩擦により、無端ベルトの張力は増大し、蛇行の発生、及び、可動時の電流値が定格電流を越えて起動が困難になる等の問題点があった。そして、ベルトコンベヤの負荷が増大した場合には、補助モーターを増設したり、メインドライブの容量を上げて対応してきた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような問題に鑑みて成されたものであり、ベルトコンベヤの無端ベルトとこの無端ベルトの軌道上に配置されたガイドローラとの摩擦を減らすことで、容易にベルトコンベヤの負荷を低減させる方法及びベルトコンベヤ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ベルトコンベヤの負荷低減方法及びベルトコンベヤ装置であり、上記技術的課題を解決するために以下のように構成されている。
【０００８】
すなわち、本発明のベルトコンベヤの負荷低減方法は、物を載せて搬送する無端ベルトと、この無端ベルトを走行移動させる駆動ローラと、前記無端べルトの軌道上に配置された複数のガイドローラと、前記駆動ローラを回転駆動させる駆動装置とを備えるベルトコンベヤの負荷低減方法であって、前記無端ベルトの前記ガイドローラと接する面に散水して無端ベルトとガイドローラの摩擦を低減させることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、無端ベルトのガイドローラの接する面に散水することにより無端ベルトとガイドローラとの間に生じる摩擦を減らし、ベルトコンベヤの負荷を低減させることができる。また、本発明の散水方法は、自動的に散水を行う散水装置を設けて散水を行っても良いし、散水装置を設けず手動で散水を行っても良い。
【００１０】
また、本発明は、前記無端ベルトのリターン側に散水するための散水ノズルを配置し、前記駆動装置の負荷が所定値以上になったときに、前記散水ノズルから散水することが望ましい。
【００１１】
ここで、無端ベルトのリターン側とは、物を載せて搬送させる無端ベルトのキャリア側と対向する部分である。一般的なベルトコンベヤ装置は、物を載せて搬送させるキャリア側の搬送ベルトの下部にガイドローラが配されており、このガイドローラの下方にリターン側のベルトが配されている。
【００１２】
前記構成により、散水ノズルから下方に設けられた無端ベルトのリターン側に散水を行うため、わずかな水量で確実に無端ベルトに散水を行うことが可能である。一方、無端ベルトのキャリア側のガイドローラと接する面に散水を行うとすると、キャリア側に下方から上方に向けて散水を行わなければならず、多くの水量が必要となる。しかし、無端ベルトのリターン側に散水行うには、わずかな水量でも、確実に散水されるため、経済的かつ効率の良い散水方法である。
【００１３】
また、駆動装置の負荷が所定値以上のときのみ散水を行い、所定値未満のときは散水を行わないため、経済的である。すなわち、必要な場合に、必要箇所にのみ確実に散水を行うことにより、効率良くベルトコンベヤの負荷を低減させることができる。
【００１４】
一方、本発明のベルトコンベヤ装置は、物を載せて搬送する無端ベルトと、この無端ベルトを走行移動させる駆動ローラと、前記無端べルトの軌道上に配置された複数のガイドローラと、前記駆動ローラを回転駆動させる駆動装置と、前記無端ベルトの前記ガイドローラと接する面に散水する散水装置とを備えることを特徴とする。
【００１５】
前記構成により、無端ベルトとガイドローラが接する面に散水を行うことにより、無端ベルトとガイドローラと間に生じる摩擦を減らし、べルトコンベヤの負荷を低減させることが可能である。
【００１６】
ここで、この散水装置の散水箇所は、無端ベルトのガイドローラと接する面であれば良く、キャリア側、リターン側を問わない。
【００１７】
さらに、本発明のベルトコンベヤ装置は、前記駆動装置の動力源である電動モーターと、その電動モーターの負荷電流を検出する検出装置と、その検出装置の出力に基づいて前記散水装置を制御する制御装置とを備えることが望ましい。
【００１８】
前記構成により、駆動装置の電動モーターの負荷電流の電流値によって、散水装置を制御することができる。そのため、ベルトコンベヤの負荷との関係で、必要な場合にのみ散水を行うことができる。例えば、電動モーターの負荷電流が、定格電流の５０％以上になると散水装置を起動させ、定格電流の５０％未満で散水を停止させる等に制御することができる。
【００１９】
加えて、前記散水装置は、前記無端ベルトのリターン側に散水するための複数の散水ノズルを備えることが望ましい。
【００２０】
前記構成により、複数箇所で無端ベルトのリターン側のガイドローラと接する面に散水を行うことができるため、搬送距離の長いベルトコンベヤにおいても、無端ベルト全体に渡って、ガイドローラとの摩擦を低減できる。また、リターン側に散水を行うため、少ない水量でより効果的にベルトコンベヤの動力の負荷を低減することが可能となる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るベルトコンベヤの動力の負荷低減方法を図面に基づき説明する。図１には、本実施の形態に係るベルトコンベヤ装置を用いた掘削作業の概略図が示されている。本実施の形態は、鉄道開通におけるトンネル工事である。
【００２２】
掘削方向前方には、シールド掘削機１が配置されている。このシールド掘削機１は土砂を掘削し、周面にセグメント（図示せず）を取り付ける。そして、シールド掘削機１で掘削した土砂は、シールド掘削機１に装備されたスクリューコンベヤ１１から、このスクリューコンベヤ１１の後方に設置した後続台車上ベルトコンベヤ２に搬送される。この後続台車上ベルトコンベヤ２は、掘削した土量を計測するコンベヤスケール（図示せず）を装備している。そして、後続台車上ベルトコンベヤ２で計測された土砂は、後続台車上ベルトコンベヤ２に接続された延伸ベルトコンベヤ３に搬送される。
【００２３】
延伸ベルトコンベヤ３は、シールド掘削機１が掘削し前進するとともに無端ベルト３０が延伸していく長距離ベルトコンベヤである。この延伸ベルトコンベヤ３は、後続台車上ベルトコンベヤ２の最後尾に設置されたテールユニット３１と、このテールユニット３１の後方に接続されたコンベヤ中間部３２と、シールド坑内駅舎部に設置され延伸ベルトコンベヤ３の駆動装置となる電動モーターを備えたヘッド部３３と、駅舎部の後方に設置され延伸する無端ベルトの収納部となるベルトストレイジ部３４と、ヘッド部３３とベルトストレイジ部３４との間に設置され無端ベルト３０の張力を調整する緊張装置３５とから構成されている。
【００２４】
前記テールユニット３１の先端部には、無端ベルト３０がたるまないように支えるとともに、無端ベルト３０を走行移動させる駆動ローラ（図示せず）とコンベヤフレーム（図示せず）が取り付けられており、後端部には、掘削した土砂の積込み部（図示せず）が設けられている。さらに、テールユニット３１は、ベルト３０の片荷による蛇行を防止する為にベルト姿勢制御装置（図示せず）を装備している。
【００２５】
前記コンベヤ中間部３２は、ガイドローラを備え、ブラケットで固定されており、テールユニット３１で積み込んだ土砂を後方へ搬送する。前記ヘッド部３３は、前記電動モーターの負荷電流値を測定する検出装置と、無端ベルト３０に付着した土砂が飛散しないように無端ベルト３０を洗う水洗浄装置を装備している。
【００２６】
前記ベルトストレイジ部３４は、対向する複数段のローラセットを装備している。このローラセットが伸縮することにより、無端ベルト３０は巻取・延伸される。
【００２７】
次いで、延伸ベルトコンベヤ３で搬送された土砂は、垂直ベルトコンベヤ４に搬送され、駅舎部軌道階から地上まで搬送される。そして、垂直ベルトコンベヤ４から中継ベルトコンベヤ５を介して、シャトルコンベヤ６に搬送される。このシャトルコンベヤ６は、掘削・搬送した土砂を固化・改良する土砂ホッパー７の上方に設けられており、土砂ホッパー７内の土砂が均一になるように土砂を搬送する。そして、土砂ホッパー７により固化・改良された土砂は、流動化処理プラント８により処理される。
【００２８】
（実施の形態１）
次いで、図２には、延伸ベルトコンベヤのコンベヤ中間部の側面概略図が示されおり、図３には、このコンベヤ中間部の断面図が示されている。（ａ）は直線区間におけるコンベヤ中間部の断面図であり、（ｂ）は、Ｒ＝１８０ｍの曲線区間におけるコンベヤ中間部の断面図である。
【００２９】
コンベヤ中間部３２の側方には、前記シールド掘削機１によって取り付けられたセグメント１２が配置されており、コンベヤ中間部３２は、このセグメント１２から突設された支持部材１３に載置されている。コンベヤ中間部３２の下端には、支持ローラ３２ａが設けられ、この支持ローラ３２ａは、土砂を搬送してない無端ベルト３０のリターン側３０ａを支持する。この無端ベルト３０のリターン側３０ａの上方には、土砂を載せて搬送する無端ベルト３０のキャリア側３０ｂと、この無端ベルト３０のキャリア側３０ｂを走行移動させるガイドローラ３２ｂが複数設けられている。
【００３０】
また、コンベヤ中間部３２側面のセグメント１２には、散水装置１４が無端ベルト３０の横断方向に突設されている。この散水装置１４は、延伸ベルトコンベヤ３の進行方向に対して、２００ｍ間隔で設けられている。この散水装置１４は、水の通路である円筒部１４ａと、前記検出装置の出力により散水するか否かを制御する制御装置１４ｃとを備えている。散水ノズル１４ｂは、無端ベルト３０のリターン側３０ａに散水可能な位置に設けられている。また、散水装置１４は、制御装置１４ｃ及び検出装置が設けられていることにより、電動モーターの負荷電流の電流値により自動的に起動・停止される。
【００３１】
散水装置１４は、延伸ベルトコンベヤ３の駆動と同時に起動する。そして、電動モーターの電流値が、延伸ベルトコンベヤ３の定格電流の５０％以下の電流値のときは、散水が停止される。次いで、散水が停止し、電動モーターの電流値が定格電流の５０％を超えると、制御装置の出力により再び散水が開始される。
【００３２】
ここで、図３に示すように、延伸ベルトコンベヤの直線区間と曲線区間では、無端ベルトの端部に設けられたガイドローラのトラフ角α、α´は異なっている。曲線区間においては、α´＝４５度、直線区間においては、α＝３０度となっている。そのため、曲線区間においては、直線区間に比べて、無端ベルト３０とガイドローラ３２ｂとの摩擦は大きくなる。
【００３３】
また、前記ガイドローラ３２ｂは、直線区間に比べ曲線区間では、無端ベルトが内側に入り込みのを防ぐため、数多く設置されている。そのため、曲線区間においては、無端ベルトとガイドローラ間に過大な摩擦が作用し、無端ベルトの張力は増大する。従って、本実施の形態では、散水装置を２００ｍ間隔で設けているが、例えば、曲線区間においては、更に近い間隔で散水装置を設けると散水による負荷低減効果が顕著に表れる。
【００３４】
（実験例）
本実施例では、曲線区間Ｒ＝１８０ｍを有する区間に延伸ベルトコンベヤを配して、土砂の搬送を行った。散水装置は、直線区間、曲線区間に拘らず、２００ｍ間隔で設けた。また、制御装置は、駆動装置である電動モーターの負荷電流が定格電流の５０％以下になると散水装置が停止するように設定した。
【００３５】
まず、ベルトコンベヤ装置の起動と同時に散水装置を起動させた。電動モーターの負荷電流が定格電流の５０％以下になり散水装置が一旦停止されると、負荷電流は定格電流９０Ａに対して１００Ａ〜１１０Ａとなった。そして、再び散水が開始されると電流値は６０Ａ〜７０Ａとなり、約４０％低減された。また、無端ベルトに散水を行うことにより、無端ベルトの張力増大による蛇行を防止することもできた。
【００３６】
（実施の形態２）
図４には本実施の形態２に係る延伸ベルトコンベヤの中間コンベヤの断面図が示されている。（ａ）は直線区間におけるコンベヤ中間部の断面図であり、（ｂ）は、Ｒ＝１８０ｍの曲線区間におけるコンベヤ中間部の断面図である。尚、実施の形態２は、ベルトコンベヤ装置としての機構は、実施の形態１と同様であり均等な部分に関しては、重複説明を省略する。
【００３７】
実施の形態２に係る延伸ベルトコンベヤは、実施の形態１に係る延伸ベルトコンベヤと散水装置の設置位置が異なっている。実施の形態１の散水装置１４は、延伸ベルトコンベヤ３の横断方向に適宜距離を設けて設置していたが、実施の形態２にかかる散水装置１５は、延伸ベルトコンベヤ３の進行方向に配設された円筒部１５ａと、この円筒部１５ａ上の散水を行う必要のある箇所に設けられた散水ノズル１５ｂと、前記検出装置の出力により散水するか否かを制御する制御装置（図示せず）とを備えている。本実施の形態２によれば、実施の形態１に比べて、円筒部が一本であるため容易に設置できるという利点がある。
【００３８】
以上、本実施の形態１、２によれば、延伸ベルトコンベヤの駆動時において、駆動装置の負荷電流値に応じて無端ベルトのガイドローラと接する面に散水を行い、無端ベルトとガイドローラとの摩擦を減らすことで、無端ベルトの張力を低減させることができるとともに、延伸ベルトコンベヤの動力の負荷を低減させることができる。
【００３９】
さらに、本実施の形態１、２では、検出装置及び制御装置が設けられていることにより、必要な場合にのみ散水を行うことが可能となる。
【００４０】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、ベルトコンベヤ装置の無端ベルトのガイドローラと接する面に散水を行うことにより、無端ベルトとガイドローラとの摩擦を減らし、蛇行の発生を抑えるとともに、ベルトコンベヤ装置の負荷を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態の鉄道工事の全体概略図
【図２】実施の形態１に係る延伸ベルトコンベヤのコンベヤ中間部の側面概略図
【図３】実施の形態１に係る延伸ベルトコンベヤのコンベヤ中間部における断面図
（ａ）直線区間
（ｂ）曲線区間
【図４】実施の形態２に係る延伸ベルトコンベヤのコンベヤ中間部における断面図
（ａ）直線区間
（ｂ）曲線区間
【符号の説明】
１　シールド掘削機
２　後続台車上ベルトコンベヤ
３　延伸ベルトコンベヤ
４　垂直ベルトコンベヤ
５　中継ベルトコンベヤ
６　シャトルコンベヤ
７　土砂ホッパー
８　流動化処理プラント
１１　スクリューコンベヤ
１２　セグメント
１３　支持部材
１４　散水装置
１４ａ　円筒部
１４ｂ　散水ノズル
１４ｃ　制御装置
１５　散水装置
１５ａ　円筒部
１５ｂ　散水ノズル
３０　無端ベルト
３０ａ　リターン側
３０ｂ　キャリア側
３１　テールユニット
３２　コンベヤ中間部
３２ａ　キャリヤローラ
３２ｂ　ガイドローラ
３３　ヘッド部
３４　ベルトストレイジ部
３５　緊張装置
【図１】
2004137038.tif 000003
【図２】
2004137038.tif 000004
【図３】
2004137038.tif 000005
【図４】
2004137038.tif 000006