(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
全体がトンネル掘削機（Ｆ）等の移動構造体に搭載された給電用ケーブル繰出装置であって、円筒状胴部（３）の両端に一対の外鍔部 (４ａ)(４ｂ) を有するドラム（２）と、該ドラム（２）を回転可能に保持する基枠（５）と、上記ドラム（２）に巻設されて移動構造体に電気を供給するためのケーブル（６）と、上記胴部（３）に内設されたスリップリング機構（７）と、一端（８ａ）が上記胴部（３）に付設されると共に他端（８ｂ）が上記スリップリング機構（７）に接続された内設ケーブル（８）とを備え、上記スリップリング機構（７）のスリップリング（18）と集電部材（20）及び上記内設ケーブル（８）は、一方の外鍔部（４ａ）と他方の外鍔部（４ｂ）の間に於て上記胴部（３）の内部に設けられ、上記ドラム（２）の一方の外鍔部（４ａ）を胴部（３）の外径寸法よりもやや大きい小径サイズに形成すると共に、胴部（３）の外周面にかつ上記一方の外鍔部（４ａ）寄りにケーブル通過用の切欠凹部（10）を有する仕切板（９）を設け、上記他方の外鍔部（４ｂ）及び上記仕切板（９）はケーブル（６）を複数段巻きできる大径の外径寸法に設定し、さらに、胴部（３）における上記一方の外鍔部（４ａ）側に内設ケーブル（８）の上記一端（８ａ）を配置して外部へ露出状とし、ケーブル（６）の巻始め端部（23）側を上記仕切板（９）の切欠凹部（10）に通して上記内設ケーブル（８）の一端（８ａ）と接続分離可能に接続したことを特徴とする給電用ケーブル繰出装置。
【請求項２】
ドラム（２）の胴部（３）の外周面に凹部（11）を設け、内設ケーブル（８）の一端（８ａ）を該凹部（11）に於て外部へ露出状とした請求項１記載の給電用ケーブル繰出装置。
【請求項３】
ケーブル（６）の巻始め端部（23）と巻終り端部（24）に第１コネクタ（25）・第２コネクタ（26）を付設すると共に、内設ケーブル（８）の一端（８ａ）に第３コネクタ（27）を付設した請求項１又は２記載の給電用ケーブル繰出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削機等の移動構造体の給電用ケーブル繰出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、トンネル掘削機のような移動構造体に、外部から電力を給電する方法として、スリップリング機構付ケーブルドラムを用いる方法が考えられる。この方法は構造体の移動に応じて順次繰出される給電用ケーブルを、回転体への給電機構としてのスリップリングを備えるドラムに巻回して、移動構造体に載置する、若しくは繰出し起点に据え付けるものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従来の一般的なスリップリング機構においては、ケーブルとスリップリングとは一体化されており、容易に分離できない構造とされている。即ち、ケーブルに端末処理を施した上でスリップリングの端子にボルト締め接続する構造とされている。従って、長距離移動する構造体にケーブル巻替え方式で給電する場合、１つのドラム分のケーブルを使い尽くしたときは、追加ケーブルを搬入してスリップリング付ドラムに巻替えると共にその追加ケーブルの始端をスリップリングの端子に取り付けるのであるが、その際、追加ケーブルに端末処理を施してスリップリングへ接続する作業が必要となる。即ち、トンネル構内という狭暗な場所での端末加工が必要となることから、作業が煩雑・困難化するという問題があった。
【０００４】
そこで、本発明は、容易かつ迅速に給電用ケーブルの継足し作業を行うことができる給電用ケーブル繰出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】
上述の目的を達成するために、本発明に係る給電用ケーブル繰出装置は、全体がトンネル掘削機等の移動構造体に搭載された給電用ケーブル繰出装置であって、円筒状胴部の両端に一対の外鍔部を有するドラムと、該ドラムを回転可能に保持する基枠と、上記ドラムに巻設されて移動構造体に電気を供給するためのケーブルと、上記胴部に内設されたスリップリング機構と、一端が上記胴部に付設されると共に他端が上記スリップリング機構に接続された内設ケーブルとを備え、上記スリップリング機構のスリップリングと集電部材及び上記内設ケーブルは、一方の外鍔部と他方の外鍔部の間に於て上記胴部の内部に設けられ、上記ドラムの一方の外鍔部を胴部の外径寸法よりもやや大きい小径サイズに形成すると共に、胴部の外周面にかつ上記一方の外鍔部寄りにケーブル通過用の切欠凹部を有する仕切板を設け、上記他方の外鍔部及び上記仕切板はケーブルを複数段巻きできる大径の外径寸法に設定し、さらに、胴部における上記一方の外鍔部側に内設ケーブルの上記一端を配置して外部へ露出状とし、ケーブルの巻始め端部23側を上記仕切板の切欠凹部に通して上記内設ケーブルの一端と接続分離可能に接続したものである。
【０００６】
このとき、ドラムの胴部の外周面に凹部を設け、内設ケーブルの一端を該凹部に於て外部へ露出状とするも、好ましい。
【０００７】
また、ケーブルの巻始め端部と巻終り端部に第１コネクタ・第２コネクタを付設すると共に、内設ケーブルの一端に第３コネクタを付設したものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、実施の形態を示す図面に基づき、本発明を詳説する。
【０００９】
図１は、本発明に係る給電用ケーブル繰出装置の実施の一形態（第１の実施の形態）を示す。本発明の実施の形態では、図２に示すように、移動構造体がトンネル掘削機Ｆの場合を例示しており、この給電用ケーブル繰出装置１は、全体がトンネル掘削機Ｆに搭載され、トンネルＴ外部に設置された発電装置Ｅからの電力を、地中を掘削しつつ前進するトンネル掘削機Ｆ（移動構造体）に供給するように構成されている。
【００１０】
具体的に説明すると、図１と図３と図４に示すように、このケーブル繰出装置１は、円筒状胴部３の両端に一対の外鍔部４ａ，４ｂを有するドラム２と、ドラム２を回転可能に保持する基枠５と、ドラム２に巻設されて移動構造体に電気を供給するためのケーブル６と、ドラム２の胴部３に内設されたスリップリング機構７と、一端８ａが胴部３に付設されると共に他端８ｂがスリップリング機構７に接続された内設ケーブル８と、を備えている。
【００１１】
図１と図３〜図６に示すように、ドラム２は、その一方の外鍔部４ａが胴部３の外径寸法よりもやや大きい外径寸法に形成されると共に、他方の外鍔部４ｂはケーブル６を複数段巻き（例えば８段巻き）できる外径寸法に形成される。つまり、一方の外鍔部４ａを小径サイズに形成している。また、胴部３の外周面にかつ一方の（小径の）外鍔部４ａ寄りに、切欠凹部10を有する仕切板９が設けられると共に、胴部３の外周面にかつ一方の外鍔部４ａ側に凹部11が設けられる。なお、仕切板９の外径寸法は、他方の（大径の）外鍔部４ｂと略等しくされている。
【００１２】
胴部３には３個の凹部11…が形成されており、一方の外鍔部４ａと仕切板９の間の部位に、周方向等ピッチで配置されている。この凹部11は、胴部３の凹部形成部位を、平面部12ａ，12ｂを有する横断面Ｌ字型に（へこませる方向に）折曲形成されている。このとき、上記横断面Ｌ字型の短辺側の平面部12ａは段付面状に径方向に形成され、この平面部12ａと直角に長辺側の平面部12ｂが形成されている。また、短辺側の平面部12ａには、内設ケーブル８の一端を挿通し取付けるための孔部が形成されている。
【００１３】
ケーブル６は、例えば、導体と絶縁体とから成るケーブル単線６ａ…が３本撚られて形成されたものである。なお、ケーブル６は、単芯でも４芯でも構わない。そして、ケーブル６の各ケーブル単線６ａ…の巻始め端部23と巻終り端部24には、第１コネクタ25…と第２コネクタ26…が各々付設されている。即ち、第１コネクタ25…と第２コネクタ26…は給電用ケーブル６の構成部品とされている。
【００１４】
基枠５は、基台部13と、基台部13の左右両端側に立設されると共にスリップリング機構７の（後述する）軸部17の両端を支持する一対の支持壁部14，14と、ドラム２を追加ケーブルの巻替時に回転させる（図示省略の）駆動部と、を備える。なお、駆動部としては、例えば、ドラム２の（大径の）外鍔部４ｂを受ける複数個のローラを基台部13に設け、少なくとも１個のローラをモータ等にて回転させることによりドラム２を回転させるような構成とされる。なお、ケーブル６の引出し時はドラム２は回転フリーとされ、一単位のケーブル６の繰り出しが終わり、新たな追加ケーブルをドラム巻して現場に搬入し、この追加ケーブルを該ドラム２に巻替え蓄線する際に駆動される。また、ドラム２の他方の外鍔部４ｂ側の支持壁部14の下部には、スリップリング機構７と電気的に接続される接続ケーブル29が貫通するブッシング15…が配設されこの接続ケーブル29は移動構造体（トンネル掘削機Ｆ）の駆動部に電気接続される。なお、上記ブッシング部分をコネクタに代替し、当該部分で、ケーブル終端の着脱を行えるようにしても良い。
【００１５】
スリップリング機構７は、ドラム２の一対の外鍔部４ａ，４ｂの軸心に軸受16，16を介して取付けられると共に基枠５の一対の支持壁部14，14にて非回転状態に保持される（上述の）軸部17と、一対の外鍔部４ａ，４ｂの間に於て軸部17に一体状に設けられたスリップリング18と、他方の外鍔部４ｂの内面に片持梁状に付設された複数本の取付杆19…と、各取付杆19…に取付けられてスリップリング18に摺接する複数の集電部材20…と、を備える。集電部材20は、導電性を有するブラシ21と、ブラシ21を保持して取付杆19に取付ける導電性を有するブラシホルダ22と、から成る。
【００１６】
内設ケーブル８は、ケーブル６とスリップリング機構７の集電部材20とを電気的に接続するためのものであり、その一端８ａは端末処理されてドラム２の胴部３の凹部11に於て外部へ露出状とされ、他端８ｂは端末処理されて集電部材20に接続されており、急激に折曲がらないよう胴部３の内周面に沿って弯曲状とされている。さらに詳しく説明すると、内設ケーブル８の一端８ａには第３コネクタ27が付設されており、第３コネクタ27は内設ケーブル８の一構成部品とされている。そして、第３コネクタ27を有する内設ケーブル８の一端８ａを、凹部11の短辺側の平面部12ａの孔部から外部へ露出（突出）させている。このとき、第３コネクタ27に設けられた鍔部が平面部12ａに固定されている。このようにして、胴部３内には３本の内設ケーブル８…が設けられている。
【００１７】
しかして、給電用ケーブル６をドラム２に巻回する際は、巻始め端部23側を仕切板９の切欠凹部10に通し、仕切板９と一方の外鍔部４ａとの間のスペースで縒りをほどいた３本のケーブル単線６ａ…を３本の内設ケーブル８…の一端８ａ…に直接に接続する。即ち、ケーブル６の巻始め端部23の各第１コネクタ25…を、各内設ケーブル８の各第３コネクタ27…に、コネクタ接続する。このとき、第３コネクタ27側の外鍔部４ａは小径に形成されているので、第３コネクタ27まで容易に手が届き、接続作業を簡単に行うことができる。
【００１８】
その後、仕切板９と他方の外鍔部４ｂとの間の胴部スペースに、ケーブル６を複数段にわたって（例えば数百ｍの長さを）巻回する。これによって、内部にスリップリング機構７を有するドラムユニットＵが形成される。即ち、ドラムユニットＵは、ドラム２と、ドラム２に内設されたスリップリング機構７及び内設ケーブル８…と、ドラム２に巻回されたケーブル６と、を備える。なお、ドラム２の少なくとも１つの外鍔部４ａには、胴部３の内部を点検できるようにするための窓部28を形成するも、好ましい。
【００１９】
次に、このケーブル繰出装置１の動作及びドラム２の交換手順等についての一例を説明すると、ドラム２を低速回転することによって、発電装置Ｅからの電気をトンネル掘削機Ｆ（図２参照）に供給しつつ掘削機Ｆが移動した距離分のケーブル６がゆっくりと引出されていく。このとき、発電装置Ｅからの電気は、給電用ケーブル６の各ケーブル単線６ａ…から各内設ケーブル８…、回転する集電部材20…、集電部材20と摺接するスリップリング18、接続ケーブル29等を介してトンネル掘削機Ｆの駆動部に供給される。
【００２０】
そして、ドラム２に巻かれたケーブル６の残りが少なくなれば、一旦発電装置Ｅからの電気供給を停止し、各ケーブル単線６ａ…側の第１コネクタ25…を、各内設ケーブル８…側の第３コネクタ27…から切り離す。このときも、第３コネクタ27側の外鍔部４ａが小径であるため、手を入れて第１コネクタ25を第３コネクタ27から容易に引き抜くことができる。
【００２１】
その後、別のドラムに巻かれた新たな追加ケーブルを現場に搬入し、基枠５に据え付けられたドラム２へ、その追加ケーブルを巻き替えると共に、新たなケーブル６の端部（巻始め端部23）を第３コネクタ27へ接続する。そして、新たなケーブル６の端部（巻終り端部24）側の第２コネクタ26…と、先に繰出したケーブル６の端部（巻始め端部23）側の第１コネクタ25…とを接続して、ケーブル６の継足し作業が完了する。その後、再び発電装置Ｅにて発電すれば電気がトンネル掘削機Ｆに供給されて、掘削作業が継続される。
【００２２】
なお、この（第１の実施の形態の）ケーブル繰出装置１の場合、（小径の）外鍔部４ａと仕切板９の間には給電用ケーブル６が巻回されず、給電用ケーブル６と内設ケーブル８との接続部位（コネクタ接続された第１コネクタ25と第３コネクタ27）には、ケーブル６の巻回による負荷（締付力）が掛からないため、ドラム２の胴部３を凹部11…の無い完全な円筒状に形成し、内設ケーブル８の一端８ａ側（第３コネクタ27）を胴部３の外周面よりも外径側へ突出状とすることも可能である。
【００２３】
図７は、ケーブル繰出装置の第２の実施の形態を示し、このケーブル繰出装置は、給電用ケーブル６とスリップリング機構７との接続構造が後述の如く構成されている。即ち、内設ケーブル８の一端８ａにＬ字型の第３コネクタ27を付設し、ドラム２の胴部３に形成した横断面Ｌ字型の凹部11にＬ字型の第３コネクタ27を外部突出状とする。このとき、第３コネクタ27の折曲状接続端部を胴部３外周面の略接線方向に向けることにより、ケーブル６側の第１コネクタ25が難なく第３コネクタ27と接続される。また、内設ケーブル８は長さを短縮され真っ直ぐな状態で集電部材20と接続される。
【００２４】
また、図８と図９は参考例を示し、このケーブル繰出装置は、図１で説明したドラム２の仕切板９を省略し、かつ、一対の外鍔部４ａ，４ｂの外径寸法を略等しくした（大径側に統一した）ものであり、巻始め端部23の上にも給電用ケーブル６を巻回している。この場合、ケーブル６とスリップリング機構７の接続構造は、（図５で説明した）第３コネクタ27が胴部３の外面よりも外径方向に突出しない構造とするのが望ましく、それによって給電用ケーブル６と内設ケーブル８との接続部位（コネクタ接続された第１コネクタ25と第３コネクタ27）が凹部11内に逃がされて保護される。なお、このケーブル繰出装置の動作は、上述と同様である。
【００２５】
図10は、他の参考例を示し、このケーブル繰出装置は、（図１で説明した）仕切板９を有するドラム２を使用するものであって、給電用ケーブル６の各ケーブル単線６ａ…の巻始め端部23と、各内設ケーブル８…の一端８ａを、余長ケーブル30を介して間接に接続分離可能に接続している。
【００２６】
この余長ケーブル30は、給電用ケーブル６と同様に、導体と絶縁体とから成る余長ケーブル単線31が３本撚られて形成されたものであり、ドラム２の仕切板９と（小径の）外鍔部４ａの間の胴部３に１段巻きされる程度の長さ寸法とされている。また、余長ケーブル30の各余長ケーブル単線31…の両端には、コネクタ32，33が付設されている。そして、余長ケーブル30は、その一端側の各コネクタ32…が各内設ケーブル８…の第３コネクタ27…に各々接続されると共に、他端側の各コネクタ33…が給電用ケーブル６の巻始め端部23側の各第１コネクタ25…に各々接続される。
【００２７】
この図10に示すケーブル繰出装置の動作についての一例を（図６を参照しつつ）簡単に説明すると、ケーブル繰出時に於て、発電装置Ｅからの電気は、給電用ケーブル６の各ケーブル単線６ａ…から余長ケーブル30の各余長ケーブル単線31…、各内設ケーブル８…、回転する集電部材20…、集電部材20と摺接するスリップリング18、接続ケーブル29等を介してトンネル掘削機Ｆの駆動部に供給される。
【００２８】
そして、ドラム２に巻かれた給電用ケーブル６が全て繰出されれば、引き続いて余長ケーブル30が繰出されていく。そして、ある程度余長ケーブル30が繰出されたところで、一旦発電装置Ｅからの電気供給を停止し、各ケーブル単線６ａ…側の第１コネクタ25…を、各余長ケーブル単線31…側のコネクタ33…から切り離す。そして、余長ケーブル30をドラム２に巻き戻した後、新たな追加ケーブルの巻替えを行い、その追加ケーブルの始端側の第１コネクタ25をコネクタ33に接続する。さらに新たなケーブル６の巻終り端部24の第２コネクタ26…と、先に繰出したケーブル６端部（巻始め端部23）の第１コネクタ25…とを接続して、ケーブル６の継足し作業が完了する。その後、再び発電装置Ｅにて発電すれば電気がトンネル掘削機Ｆに供給されて、掘削作業が継続される。なお、この繰出装置の場合、余長ケーブル30と内設ケーブル８…を一旦コネクタ接続した後は、切り離すことが頻繁にはないので、小径の外鍔部４ａを大径の外鍔部４ｂに外径寸法を統一したドラム２を使用しても良い。
【００２９】
なお、本発明は上述の実施の形態に限定されず、例えば、本実施の形態では、ケーブル繰出装置１を移動構造体（トンネル掘削機Ｆ）側に搭載した場合を説明したが、トンネルＴ外部の発電装置Ｅ側にケーブル繰出装置１を設置することも可能である。この場合、移動構造体が前進して繰出されたケーブル６が引っ張られていくため、例えばケーブル６の下にローラを順次並設してケーブル６が地面等の上を引きずられないようにするのが好ましい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明は上述の如く構成されるので、次に記載する効果を奏する。
【００３１】
（請求項１によれば）ドラム２を回転して給電用ケーブル６を引出しつつ移動構造体に電気を供給することができ、さらにケーブル６を全て繰出した後に新たな追加ケーブルの端末加工を現場で行わなくて良いので、ケーブル６の継足し作業を能率良く行うことができる。特に、トンネル掘削工事に於て、給電用ケーブル６の継足し作業を容易に能率良く行うことができる。しかも、トンネル掘削機Ｆ側にケーブル繰出装置１を搭載することによって、前進する掘削機Ｆ側からケーブル６を繰出していくため、ケーブル６が地面等の上を引きずられて傷つくようなことがない。
また、凹部11側の外鍔部４ａは小径に形成されているため、外鍔部４ａと仕切板９との間に手を入れてケーブル６と内設ケーブル８との接続離脱作業を容易に行うことができる。
【００３２】
（請求項２によれば）給電用ケーブル６の巻始め端部23と内設ケーブル８の一端８ａとの接続部位を、ドラム２の胴部３の外周面よりも内径側の凹部11内に逃がすことができるので、胴部３に巻かれた給電用ケーブル６の負荷（締付力）が上記接続部位に掛からず、接続部位を保護することができる。
【００３３】
（請求項３によれば）給電用ケーブル６の継足し作業に於て、先に繰出したケーブル６端部（巻始め端部23）と、交換した新しいドラム２のケーブル６端部（巻終り端部24）とを、容易かつ迅速に電気接続することができる。即ち、暗い場所や狭い場所や不衛生な場所等の悪環境の作業現場で起こりうる端末処理作業上の人的作業ミスを無くし、能率良く継足し作業を行うことができる。
また、第１コネクタ25・第２コネクタ26のケーブル６への取付け、及び、第３コネクタ27の内設ケーブル８への取付けは、工場にて施工されるので、この後の品質検査も工場にて能率良くかつ高精度にチェックできる。即ち、現場で端末処理した後に品質検査する場合は、時間的ロスを伴うと共に、十分に測定機器を揃えることが困難であるため高精度な測定結果を得難い等、といった問題があるが、本発明ではこのような問題を解消することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る給電用ケーブル繰出装置の第１の実施の形態を示す一部断面正面図である。
【図２】  トンネル掘削機を示す簡略構成説明図である。
【図３】  トンネル掘削機に搭載した状態を示す側面図である。
【図４】  図１のＡ−Ａ線断面図である。
【図５】  ドラムの内部構造を示す要部断面側面図である。
【図６】  発電装置からトンネル掘削機への給電状況を説明する説明図である。
【図７】  第２の実施の形態を示す要部断面側面図である。
【図８】  参考例を示す要部断面正面図である。
【図９】  ケーブルのドラムへの巻回状態を示す簡略平面図である。
【図10】  他の参考例を示す要部簡略平面図である。
【符号の説明】
２  ドラム
３  胴部
４ａ  外鍔部
４ｂ  外鍔部
５  基枠
６  ケーブル
７  スリップリング機構
８  内設ケーブル
８ａ  一端
８ｂ  他端
９  仕切板
10  切欠凹部
11  凹部
18  スリップリング
20  集電部材
23  巻始め端部
24  巻終り端部
25  第１コネクタ
26  第２コネクタ
27  第３コネクタ
30  余長ケーブル
Ｆ  トンネル掘削機
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
0004018330.tif 000010
【図１０】
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