特許 7521952 ベルトストレージ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】ベルトストレージ

(51)【国際特許分類】

   E21D 9/12 20060101AFI20240717BHJP

   E21F 13/02 20060101ALI20240717BHJP

   B65G 21/14 20060101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

E21D9/12 B

E21F13/02

B65G21/14 A

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020114021

(22)【出願日】2020-07-01

(65)【公開番号】P2022012288

(43)【公開日】2022-01-17

【審査請求日】2023-05-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000228707

【氏名又は名称】日本コンベヤ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100104433

【弁理士】

【氏名又は名称】宮園 博一

(74)【代理人】

【識別番号】100155608

【弁理士】

【氏名又は名称】大日方 崇

(72)【発明者】

【氏名】布村 進

(72)【発明者】

【氏名】藤原 雅文

【審査官】小倉 宏之

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１６－０１７３１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３２９２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０４－２６９２９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００１０２９０（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開昭５６－０７０２０７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ ９／１２

Ｅ２１Ｆ １３／０２

Ｂ６５Ｇ ２１／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

トンネル掘削時の掘削ズリを搬送する延伸ベルトコンベヤにおいて、コンベヤベルトの余長部を貯蔵することにより搬送距離を延長するためのベルトストレージであって、
固定状態で設置された固定式プーリーバケットと、移動可能に設けられた移動式プーリーバケットとを含み、前記固定式プーリーバケットと前記移動式プーリーバケットとの間に前記コンベヤベルトが架け渡されることにより前記余長部を操出可能に貯蔵するベルト貯蔵部と、
前記移動式プーリーバケットを、索具を介してウインチ方式で牽引することにより前記コンベヤベルトに張力を付与する牽引機構と、を備え、
前記牽引機構は、前記索具の一方端部が接続され、前記索具を巻き取るウインチドラムと、前記索具の他方端部に接続され、前記索具に作用する力を計測する計測部と、前記ウインチドラムを回転させる駆動部と、を含み
前記駆動部は、前記ウインチドラムを回転駆動する電動モータと、前記電動モータを停止状態において冷却する冷却機構と、を有する、ベルトストレージ。

【請求項2】

前記駆動部は、前記計測部の計測結果に基づいて、前記コンベヤベルトに作用する張力が一定範囲内に維持されるように牽引力を発生するように構成されている、請求項１に記載のベルトストレージ。

【請求項3】

前記駆動部は、前記電動モータと前記ウインチドラムとの間に設けられた減速機を有する、請求項２に記載のベルトストレージ。

【請求項4】

前記牽引機構は、前記索具を巻き取るウインチドラムと、前記索具が巻き掛けられた１つ以上の動滑車と、前記ウインチドラムから延びる前記索具の方向を前記動滑車に向けて案内する１つ以上の定滑車と、を含む、請求項１～３のいずれか１項に記載のベルトストレージ。

【請求項5】

前記移動式プーリーバケットは、フレームによって所定の高さ位置に保持されたレール上に移動可能に設置されるとともに、前記動滑車が取り付けられており、
前記ウインチドラムは、前記レールよりも下方に配置され、前記定滑車を介して前記動滑車へ案内される索具が、前記ウインチドラムよりも上方を通過するように設けられている、請求項４に記載のベルトストレージ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ベルトストレージに関し、特に、トンネル掘削時の掘削ズリを搬送するための延伸ベルトコンベヤに設置されるベルトストレージに関する。

【背景技術】

【0002】

従来、トンネル掘削時の掘削ズリ（地山から掘削された岩塊、土砂など）を搬送するための延伸ベルトコンベヤに設置されるベルトストレージが知られている（たとえば、特許文献１参照）。

【0003】

上記特許文献１には、フレームに平行に設けた一対のレール、一対のレールに沿って移動する一対の台車、一対の台車をそれぞれ牽引する一対の牽引機構を備えた、連続ベルトコンベヤの延伸用ベルト格納装置（ベルトストレージ）が開示されている。一対の台車の各々には、複数のプーリーが設けられている。連続ベルトコンベヤのコンベヤベルトが、一対の台車のプーリー間で順次折り返されて架け渡されることにより、格納される。一対の台車が牽引機構によりそれぞれ離隔する方向に牽引されて、コンベヤベルトに張力が付与される。

【0004】

上記特許文献１では、牽引機構が、電動モータ等の回転駆動源によってウインチホイールを回転駆動し、台車に取り付けられた多段のイコライザシーブに巻き掛けたワイヤロープを巻き取ることにより、台車を牽引する構成が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開平１１－１４７６０６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上記特許文献１では、一対の台車を、それぞれワイヤロープにより牽引する構成のため、同等の構成の牽引機構を２組設置する必要がある。また、一対の台車にも、それぞれレール上を移動するための構造が必要である。このため、装置構成が複雑であり、ベルトストレージの全長が大きくなるという課題がある。

【0007】

この発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、この発明の１つの目的は、装置構成を簡素化し全長を抑制することが可能なベルトストレージを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、この発明によるベルトストレージは、トンネル掘削時の掘削ズリを搬送する延伸ベルトコンベヤにおいて、コンベヤベルトの余長部を貯蔵することにより搬送距離を延長するためのベルトストレージであって、固定状態で設置された固定式プーリーバケットと、移動可能に設けられた移動式プーリーバケットとを含み、固定式プーリーバケットと移動式プーリーバケットとの間にコンベヤベルトが架け渡されることにより余長部を操出可能に貯蔵するベルト貯蔵部と、移動式プーリーバケットを、索具を介してウインチ方式で牽引することによりコンベヤベルトに張力を付与する牽引機構と、を備え、牽引機構は、索具の一方端部が接続され、索具を巻き取るウインチドラムと、索具の他方端部に接続され、索具に作用する力を計測する計測部と、ウインチドラムを回転させる駆動部と、を含み、駆動部は、ウインチドラムを回転駆動する電動モータと、電動モータを停止状態において冷却する冷却機構と、を有する。なお、本明細書において「索具」とは、牽引に用いるロープなどの線状部材の総称を意味し、構成材料および構造を問わない広い概念である。たとえば、索具は、ファイバーロープ、ワイヤーロープ、チェーン（鎖）、ローラチェーンを含みうる。

【0009】

この発明によるベルトストレージでは、上記のように、ベルト貯蔵部の一方のプーリーバケットを固定式とし、他方のプーリーバケットを移動式とすることによって、一対のプーリーバケットの両方に移動のための構造を設ける必要がないとともに、牽引機構を移動式プーリーバケットに設けるだけで足り、固定式プーリーバケットには牽引機構を設ける必要がない。このため、両方のプーリーバケットを牽引する構成と比較して、プーリーバケットを移動させるための構造の数と、牽引機構の数とを、それぞれ半減できる。これらの設備数が減少するので、装置構成を簡素化できるとともに、設備の全長も抑制できる。なお、移動式プーリーバケットだけが移動するので、両方のプーリーバケットを移動させる場合と比べて、移動式プーリーバケットの移動距離が単純計算で２倍になる。そこで、索具の巻き取りにより牽引するウインチ方式の牽引機構によれば、牽引距離がシリンダ長さによって決まる油圧シリンダ機構などと異なり、牽引機構を大型化することなく長い牽引距離に対応できる。以上により、装置構成を簡素化し全長を抑制することが可能なベルトストレージを提供することができる。

【0010】

この発明によるベルトストレージにおいて、好ましくは、駆動部は、計測部の計測結果に基づいて、コンベヤベルトに作用する張力が一定範囲内に維持されるように牽引力を発生するように構成されている。ここで、ウインチ方式による牽引では、駆動部と索具との間にウインチドラムなどの動力伝達媒体が介在し摩擦損失などが生じる。そのため、たとえば油圧シリンダ機構などで索具を直接牽引する場合と比べれば、駆動部が発生する牽引力と移動式プーリーバケットに作用する実際の牽引力との間に誤差が生じやすい。そこで、計測部によって得られた索具に作用する力の実測値に基づいて牽引力を制御することにより、ウインチ方式であってもベルト張力を精度良く制御できる。ベルト張力の制御精度が向上することにより、コンベヤベルトへ掘削ズリを積載する時の衝撃や、高負荷搬送時の負荷などに起因するコンベヤベルトへのダメージを抑制できる。その結果、コンベヤベルトの長寿命化を図ることができる。

【0011】

上記構成において、好ましくは、駆動部は、電動モータとウインチドラムとの間に設けられた減速機を有する。このように構成すれば、減速機によって、電動モータを大型化しなくても、所定のベルト張力を付与するのに必要な牽引力を発生することができる。また、電動モータと索具との間に、ウインチドラムに加えて減速機が介在することにより、電動モータの駆動力と索具に作用する引張力との間の誤差が増大し易い。上記の計測部によって引張力を実測できるので、減速機を設けてもベルト張力を高精度に制御できる。

【0012】

この発明によるベルトストレージにおいて、好ましくは、牽引機構は、索具を巻き取るウインチドラムと、索具が巻き掛けられた１つ以上の動滑車と、ウインチドラムから延びる索具の方向を動滑車に向けて案内する１つ以上の定滑車と、を含む。このように構成すれば、動滑車の利用によって、牽引機構が発生させる牽引力を低減することができるので、その分、ウインチドラムを駆動するモータなどを小型化できる。一方、索具の巻き取り量に応じて動滑車が変位するので、ウインチドラムから動滑車に索具が直接巻き掛けられると、距離変化や索具の角度変化が生じてウインチドラムを駆動する際の負荷が不安定化する可能性があるが、ウインチドラムと動滑車との間に定滑車を介在させることによって、ウインチドラムの負荷を安定させることができる。

【0013】

この場合、好ましくは、移動式プーリーバケットは、フレームによって所定の高さ位置に保持されたレール上に移動可能に設置されるとともに、動滑車が取り付けられており、ウインチドラムは、レールよりも下方に配置され、定滑車を介して動滑車へ案内される索具が、ウインチドラムよりも上方を通過するように設けられている。このように構成すれば、移動式プーリーバケットが移動するレールの下側にウインチドラムを配置できる。その結果、ベルトストレージの全長を効果的に抑制できる。

【発明の効果】

【0014】

本発明によれば、上記のように、装置構成を簡素化し全長を抑制することが可能なベルトストレージを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】ベルトストレージが設けられる延伸ベルトコンベヤの全体構成を示した模式図である。

【図2】最大貯蔵時のベルトストレージ（Ａ）および最小貯蔵時のベルトストレージ（Ｂ）を示した側面図である。

【図3】最小貯蔵時のベルト貯蔵部を側方から示した拡大図である。

【図4】図３の４００－４００線に沿って見た固定式プーリーバケットの模式的な正面図である。

【図5】図３の５００－５００線に沿って見た移動式プーリーバケットの模式的な正面図である。

【図6】移動式プーリーバケットおよび牽引機構を側方から示した拡大図である。

【図7】牽引機構の動滑車および定滑車を示した模式的な平面図（Ａ）と、各動滑車および各定滑車に対する索具の巻回順序を説明するための模式図（Ｂ）である。

【図8】牽引機構による牽引力の制御を説明するための模式図である。

【図9】変形例による牽引機構を説明するための模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。

【0017】

図１～図８を参照して、本実施形態によるベルトストレージ１００の構成について説明する。

【0018】

図１に示すように、ベルトストレージ１００は、トンネル掘削時の掘削ズリを搬送する延伸ベルトコンベヤ２００において、コンベヤベルト５の余長部を貯蔵することにより搬送距離を延長するための装置である。ベルトストレージ１００は、延伸ベルトコンベヤ２００に設けられる設備である。ベルトストレージ１００の詳細な説明に先立って、まず、延伸ベルトコンベヤ２００の概要について説明する。

【0019】

（延伸ベルトコンベヤの概要）
延伸ベルトコンベヤ２００は、トンネル掘削時の掘削ズリＥＭを搬送するための搬送距離を延長可能なコンベヤ装置である。掘削ズリＥＭは、トンネルの掘削時に地山から掘削された岩塊、土砂などである。図１は、延伸ベルトコンベヤ２００の構成を簡略化した概要図である。

【0020】

延伸ベルトコンベヤ２００は、ベルトストレージ１００に加えて、テールピース台車１１０と、ヘッドプーリー装置１２０と、ベルト駆動部１３０と、を主として備える。

【0021】

延伸ベルトコンベヤ２００は、切羽側に配置されるテールピース台車１１０と、坑口側に配置されるヘッドプーリー装置１２０との間で、掘削ズリＥＭの運搬用のコンベヤベルト５を巻回した運搬システムである。ヘッドプーリー装置１２０が固定設置されるのに対して、テールピース台車１１０は移動可能に設けられており、掘進による切羽の前進に伴って移動する。コンベヤベルト５は、環状の無端ベルトである。コンベヤベルト５は、延伸ベルトコンベヤ２００の設置初期における搬送長さ（テールピース台車１１０のテールプーリー１１４からヘッドプーリー装置１２０のヘッドプーリー１２１までの経路長）よりも長く形成されている。本明細書では、コンベヤベルト５の余りの長さ部分を余長部と呼ぶ。この余長部が、ベルトストレージ１００に操出可能に貯蔵されている。

【0022】

なお、以下の説明では、上下方向（鉛直方向）をＺ方向とし、トンネルの掘進方向に沿った前後方向をＸ方向とし、Ｚ方向およびＸ方向に直交する方向（トンネルの幅方向）をＹ方向とする。Ｘ方向のうち、切羽側（掘進方向前側）をＸ１方向とし、坑口側（掘進方向後側）をＸ２方向とする。

【0023】

図１において、トンネルの切羽側から坑口側に向けて（Ｘ２方向に向けて）、テールピース台車１１０、ベルトストレージ１００、ベルト駆動部１３０およびヘッドプーリー装置１２０が、この順で並んで配置されている。

【0024】

テールピース台車１１０は、移動用のクローラ（無限軌道）１１１、およびクローラ１１１に搭載された車体フレーム１１２、テールピース１１３を含む。テールピース１１３は、コンベヤベルト５の切羽側端部を規定し、コンベヤベルト５が巻き掛けられたテールプーリー１１４を回転可能に保持する。テールピース台車１１０は、後方（坑口側）に向けて、テールプーリー１１４に巻き掛けられたコンベヤベルト５を支持しつつ案内するベルト支持部１１５を含む。

【0025】

テールピース台車１１０は、トンネル掘削時の掘削ズリＥＭをコンベヤベルト５上に受け容れる。掘削ズリＥＭは、移動式破砕機（図示せず）などによって、コンベヤベルト５で搬送可能なサイズまで破砕された状態で、テールピース台車１１０に投入されうる。テールピース台車１１０とヘッドプーリー装置１２０との間では、コンベヤベルト５は、コンベヤフレーム５０により支持される。コンベヤフレーム５０は、トンネル掘進（テールピース台車１１０の前進）とともに増設される。コンベヤベルト５は、テールピース１１３から、ベルト支持部１１５と、ベルト支持部１１５から後方に延びるコンベヤフレーム５０とによって、ヘッドプーリー装置１２０まで支持および案内されている。

【0026】

ヘッドプーリー装置１２０は、コンベヤベルト５の坑口側端部を規定するヘッドプーリー１２１を含む。延伸ベルトコンベヤ２００は、テールピース台車１１０（テールプーリー１１４）からヘッドプーリー装置１２０（ヘッドプーリー１２１）までの間で、掘削ズリＥＭを搬送する。なお、搬送された掘削ズリＥＭは、たとえば、ヘッドプーリー１２１の後方に別途設置される搬送コンベヤ（図示せず）に乗り継いで、延伸ベルトコンベヤ２００の外部へ送られる。

【0027】

ベルト駆動部１３０は、コンベヤベルト５を循環駆動するための駆動装置である。ベルト駆動部１３０は、たとえば、電動機と減速機とを組み合わせて、コンベヤベルト５が巻回されたドライブプーリー１３１を回転駆動することにより、コンベヤベルト５を循環させるように構成されている。循環駆動されるコンベヤベルト５のうち、テールプーリー１１４（切羽側）からヘッドプーリー１２１（坑口側）に向かって掘削ズリＥＭを搬送する経路を、搬送経路と呼ぶ。コンベヤベルト５のうち、掘削ズリＥＭの搬送を終えて、ヘッドプーリー１２１からテールピース１１３へ戻る経路を、リターン経路と呼ぶ。ベルト駆動部１３０は、リターン経路においてヘッドプーリー装置１２０とベルトストレージ１００との間に配置されている。なお、ヘッドプーリー装置１２０にベルト駆動部１３０を設けてもよい。この場合、ドライブプーリー１３１を設ける代わりに、ヘッドプーリー１２１がドライブプーリー１３１として機能してもよい。

【0028】

コンベヤベルト５の駆動時に滑りが起きないように、ベルト張力を増加してドライブプーリー１３１とコンベヤベルト５との摩擦力が高められる。ベルト張力を増加する手法には、一般には、例えばテールプーリーとヘッドプーリーとの距離を拡げる方法や、ヘッドプーリーの近傍で重錘により支持されたプーリー（図示せず）によりコンベヤベルトを引っ張る方法等がある。しかし、延伸ベルトコンベヤ２００は全長が大きいため、ベルトストレージ１００（牽引機構４０）により、延伸ベルトコンベヤ２００全体のベルト張力が制御される。

【0029】

ベルトストレージ１００は、ヘッドプーリー装置１２０とテールピース台車１１０との間に配置され、コンベヤベルト５の余長部を貯蔵する。ベルトストレージ１００は固定状態で設置された固定式プーリーバケット２０と、移動可能に設けられた移動式プーリーバケット３０とを含むベルト貯蔵部１０を備える。ベルト貯蔵部１０は、固定式プーリーバケット２０と移動式プーリーバケット３０との間にコンベヤベルト５が架け渡されることにより余長部を操出可能に貯蔵する。また、ベルトストレージ１００は、移動式プーリーバケット３０を、索具４１を介してウインチ方式で牽引することによりコンベヤベルト５に張力を付与する牽引機構４０を備える。ベルト貯蔵部１０および牽引機構４０の詳細な構成は、後述する。

【0030】

ベルトストレージ１００は、コンベヤベルト５のリターン経路において、上流側のベルト駆動部１３０と下流側のテールピース台車１１０との間に配置されている。ベルトストレージ１００は、コンベヤベルト５の搬送経路の下方に配置されている。つまり、掘削ズリＥＭを搬送するコンベヤベルト５がベルトストレージ１００の上方を通過する。コンベヤベルト５は、以下の経路で循環する。テールプーリー１１４、ヘッドプーリー１２１、ベルト駆動部１３０、ベルトストレージ１００（固定式プーリーバケット２０と移動式プーリーバケット３０との間を多数回往復）、ベルト支持部１１５、テールプーリー１１４。このうち、テールプーリー１１４とヘッドプーリー１２１との間が搬送経路である。ヘッドプーリー１２１から、ベルト駆動部１３０、ベルトストレージ１００、ベルト支持部１１５、テールプーリー１１４に至る経路がリターン経路である。

【0031】

ベルトストレージ１００のベルト貯蔵量（繰り出し可能なベルトの長さ）は、固定式プーリーバケット２０と移動式プーリーバケット３０との間隔Ｄによって変化する。ベルト貯蔵部１０では、最大量の余長部を貯蔵した初期状態で、固定式プーリーバケット２０と移動式プーリーバケット３０との間隔Ｄが最大となる。掘進に伴い、テールピース台車１１０が前進すると、移動式プーリーバケット３０が固定式プーリーバケット２０に近付くことにより、間隔Ｄが減少する。この間隔Ｄの減少分に応じた長さの余長部が繰り出される。この結果、延伸ベルトコンベヤ２００の搬送長さが延長される。ベルトストレージ１００の牽引機構４０は、間隔Ｄが増大する方向に移動式プーリーバケット３０を牽引することにより、移動式プーリーバケット３０の位置を保持（間隔Ｄの大きさを維持）し、循環駆動されるコンベヤベルト５に適切なベルト張力を付与する機能を有する。

【0032】

このような延伸ベルトコンベヤ２００において、本実施形態のベルトストレージ１００は、装置構成を簡素化し、ベルトストレージ１００の全長を抑制することが可能な構造を有している。以下、ベルトストレージ１００の構造について詳細に説明する。

【0033】

（ベルトストレージの詳細構造）
〈ベルト貯蔵部〉
図２（Ａ）および図２（Ｂ）に示すように、ベルトストレージ１００のベルト貯蔵部１０（固定式プーリーバケット２０および移動式プーリーバケット３０）は、フレーム１１上に設置されている。フレーム１１は、設置床面に設けた基礎１の上に固定設置されている。フレーム１１は、トンネルの掘進方向（Ｘ方向）に沿って並ぶ複数の脚部１２を有する。フレーム１１上には、トンネルの掘進方向に沿って延びる一対のレール１３（図４および図５参照）が設置されている。レール１３は、コンベヤベルト５の幅方向（Ｙ方向）に間隔を隔てて一対設けられている。

【0034】

図３に示すように、固定式プーリーバケット２０と移動式プーリーバケット３０とには、それぞれ多段のプーリーが設置されている。多段のプーリーの間をコンベヤベルト５がたすき掛けに掛けられることにより、コンベヤベルト５の余長部が貯蔵される。

【0035】

図３の例では、固定式プーリーバケット２０は、プーリー２１と、コンベヤベルト５を抑えてベルトピッチを低減するスナブプーリー２２とを組み合わせて、５段のプーリー２１を有する。同様に、移動式プーリーバケット３０は、プーリー３１と、スナブプーリー３２とを組み合わせて、５段のプーリー３１を有する。これらのプーリー２１およびプーリー３１の間を往復するように、コンベヤベルト５の余長部が掛けられている。図３の例では、ベルト貯蔵部１０には、往復により合計１０枚のコンベヤベルト５(余長部)が貯蔵されている。固定式プーリーバケット２０および移動式プーリーバケット３０に設けられるプーリーの段数は特に限定されず、１段～４段でもよいし、６段以上でもよい。

【0036】

固定式プーリーバケット２０は、フレーム１１上に固定されている。固定式プーリーバケット２０は、フレーム１１の坑口側端部（図２参照）に固定されている。固定式プーリーバケット２０は、フレーム１１によって所定の高さ位置で支持されている。つまり、固定式プーリーバケット２０は、基礎１から上方に間隔を隔てた高さ位置に配置されている。図４に示すように、固定式プーリーバケット２０は、一対の側板２４の間にプーリー２１およびスナブプーリー２２を回動可能に取り付けた構造を有する。固定式プーリーバケット２０は、フレーム１１上に設置された一対のレール１３の間に配置されている。一対の側板２４が、一対のレール１３にそれぞれ設置された固定座２３を介して固定されている。固定座２３と側板２４との接続、および固定座２３とレール１３との接続は、ボルトなどの締結部材により行われている。

【0037】

図３に戻り、移動式プーリーバケット３０は、固定式プーリーバケット２０に対して切羽側（Ｘ１方向側）に配置され、固定式プーリーバケット２０と掘進方向（Ｘ方向）に対向している。移動式プーリーバケット３０は、フレーム１１によって所定の高さ位置に保持されたレール１３上に移動可能に設置されている。つまり、移動式プーリーバケット３０は、基礎１から上方に間隔を隔てた高さ位置に配置されている。移動式プーリーバケット３０は、走行車輪３３によりレール１３上を移動可能に構成されている。図５に示すように、移動式プーリーバケット３０は、一対の側板３４の間にプーリー３１およびスナブプーリー３２を回動可能に取り付けた構造を有する。走行車輪３３は、一対の側板３４からそれぞれ外側に突出する位置に対で設けられ、走行車輪３３の対が一対のレール１３上に１つずつ設置されている。このため、移動式プーリーバケット３０は、一対のレール１３の間において、両側の走行車輪３３を介して所定高さに保持されている。なお、図６に示すように、走行車輪３３は、少なくとも、移動式プーリーバケット３０のＸ１方向端部とＸ２方向端部とに一対ずつ、２対設けられる。

【0038】

図２に示すように、移動式プーリーバケット３０は、間隔Ｄが最大となる最大貯蔵時の第１位置Ｐ１（図２（Ａ）参照）と、間隔Ｄが最小となる最小貯蔵時の第２位置Ｐ２（図２（Ｂ）参照）と、の間でレール１３上を移動するように設けられている。間隔Ｄが大きい状態では、各プーリーバケット間のコンベヤベルト５が重力の作用で下方へ垂れてくる。そのため、固定式プーリーバケット２０と移動式プーリーバケット３０との間に、コンベヤベルト５を支持するベルトサポート１４が設けられている。ベルトサポート１４は、１つ、または複数であって、ベルト貯蔵部１０の最大貯蔵量（間隔Ｄの大きさ）に応じた数だけ設けられる。図２および図３ではベルトサポート１４を３か所設置している例を示す。

【0039】

また、ベルトストレージ１００の上方には、コンベヤベルト５を支持するためのベルト架台１５が掘進方向に沿って複数配置されている。図４および図５に示したように、ベルト架台１５は、門型形状を有し、一対のレール１３の両外側からベルト貯蔵部１０を幅方向に跨ぎ越えるようにして、フレーム１１に設置されている。

【0040】

ベルト架台１５の上面上に、コンベヤフレーム５０と、コンベヤフレーム５０に支持されたコンベヤローラセット５１とが配置される。コンベヤローラセット５１は、コンベヤベルト５の搬送経路の部分を支持する上側のキャリアローラ５１ａと、コンベヤベルト５のリターン経路の部分を支持する下側のリターンローラ５１ｂと、を含む。

【0041】

〈牽引機構〉
図６に示すように、牽引機構４０は、ベルト貯蔵部１０に対して切羽側（Ｘ１方向側）に配置されている。牽引機構４０は、フレーム１１が設けられた基礎１の上に固定されている。牽引機構４０は、移動式プーリーバケット３０を、固定式プーリーバケット２０から離れる方向（Ｘ１方向）に向けて牽引する。

【0042】

牽引機構４０は、索具４１と、索具４１を巻き取るウインチドラム４２と、ウインチドラム４２を回転させる駆動部４３と、を含む。本実施形態では、索具４１には、牽引用ワイヤーロープが採用されている。索具４１は、巻取り機等で巻き取り可能であれば、ローラチェーンや鎖等でもよい。

【0043】

ウインチドラム４２は、索具４１を巻き上げるための円筒体（ドラム）であり、索具４１の一端部が固定されている。ウインチドラム４２は、索具４１を外周面に巻き付けて保持し、Ｙ方向に延びる中心軸線周りに回転することにより索具４１を巻き上げる。

【0044】

また、本実施形態では、牽引機構４０は、索具４１が巻き掛けられた１つ以上の動滑車４４と、ウインチドラム４２から延びる索具４１の方向を動滑車４４に向けて案内する１つ以上の定滑車４５と、を含む。

【0045】

動滑車４４は、移動式プーリーバケット３０に取り付けられている。動滑車４４は、移動式プーリーバケット３０のＸ１方向端部に、Ｙ方向に延びる中心軸線周りに回転可能に設けられている。本実施形態では、２つの動滑車４４ａおよび４４ｂ（図７参照）が設けられている。動滑車４４は、レール１３に沿った移動式プーリーバケット３０の移動に伴って、移動式プーリーバケット３０と一体的に移動する。

【0046】

定滑車４５は、掘進方向（Ｘ方向）において動滑車４４と対向するように、動滑車４４から切羽側に間隔を隔てて配置されている。具体的には、切羽側端部のフレーム１１ａ上に固定された保持体６０に、定滑車４５が回転可能に取り付けられている。定滑車４５は、Ｙ方向に延びる中心軸線周りに回転可能である。図６および図７の例では、３つの定滑車４５ａ、４５ｂ（図７参照）および４５ｃが配置されている。上側の２つの定滑車４５ａ、４５ｂ（図７参照）は、２つの動滑車４４ａおよび４４ｂ（図７参照）と略同じ高さ位置で、掘進方向において互いに対向するように設けられている。定滑車４５ｂの下側に、１つの定滑車４５ｃが設けられている。なお、保持体６０には、索具４１の他端部に設けられた連結具４６が回動可能に取り付けられている。

【0047】

また、図６に示すように、本実施形態では、ウインチドラム４２は、レール１３よりも下方に配置され、定滑車（４５ａ～４５ｃ）を介して動滑車（４４ａ、４４ｂ）へ案内される索具４１が、ウインチドラム４２よりも上方を通過するように設けられている。ウインチドラム４２は、連結具４６の下方に設置されており、定滑車４５ａ、４５ｂと動滑車４４ａ、４４ｂとの間を往復する索具４１がウインチドラム４２の上方を通過している。

【0048】

掘進方向（Ｘ方向）において、定滑車（４５ａ～４５ｃ）と動滑車（４４ａ、４４ｂ）との間の位置に、ウインチドラム４２が設置されている。ウインチドラム４２から定滑車４５ｃへ延びた索具４１が、定滑車４５ｃおよび４５ｂでＵターンして、ウインチドラム４２を越えて動滑車４４へ巻き掛けられている。

【0049】

詳細には、図６において、索具４１は、ウインチドラム４２から、Ｘ１方向へ延び、定滑車４５ｃを介して上方へ案内されて定滑車４５ｂに巻き掛けられる。その後、図７（Ａ）および図７（Ｂ）に示すように、索具４１は、定滑車４５ｂから動滑車４４ｂへ向けてＸ２方向側へ案内されることによりＵターンしている。図７（Ｂ）に模式化して示したように、索具４１は、動滑車４４ｂ、定滑車４５ａ、動滑車４４ａの順で往復するように巻き掛けられた後、動滑車４４ａから延びた他端部の連結具４６により保持体６０に接続されている。ウインチドラム４２の回転による引張力（索具４１に作用する張力）は、動滑車４４ａ、４４ｂを介して移動式プーリーバケット３０をＸ１方向へ牽引する牽引力として作用するとともに、索具４１の他端部において保持体６０に支持される。

【0050】

図６に示すように、駆動部４３は、ウインチドラム４２を回転駆動することにより、索具４１に引張力を付与する。駆動部４３は、たとえば、油圧モータ、電動モータ、エンジン（ガソリンエンジン、ディーゼルエンジンなど）などにより構成されうる。

【0051】

本実施形態では、駆動部４３は、ウインチドラム４２を回転駆動する電動モータ４３ａ（図８参照）と、電動モータ４３ａとウインチドラム４２との間に設けられた減速機４３ｂ（図８参照）と、を有する。なお、電動モータ４３ａおよび減速機４３ｂはウインチドラム４２とともにアセンブリ（組立体）となっており、図６において別個に図示されていない。図７ではウインチドラム４２および駆動部４３の図示を省略している。

【0052】

図８に示すように、電動モータ４３ａは、減速機４３ｂを介してウインチドラム４２を回転駆動する。減速機４３ｂは、電動モータ４３ａの出力トルクを減速比に応じて増大させて、ウインチドラム４２に伝達するように構成されている。

【0053】

本実施形態では、牽引機構４０は、索具４１に作用する力（引張力Ｆｗ）を計測する計測部４７を含む。そして、駆動部４３は、計測部４７の計測結果に基づいて、コンベヤベルト５に作用する張力（ベルト張力Ｆｔ）が一定範囲内に維持されるように牽引力Ｆｐを発生するように構成されている。

【0054】

図７（Ａ）に示したように、本実施形態では、計測部４７は、連結具４６に取り付けられている。計測部４７は、たとえばロードセルを含む。連結具４６は、保持体６０に回動可能に取り付けられた第１部材４６ａと、索具４１の他端が取り付けられた第２部材４６ｂと、を含む。計測部４７は、第１部材４６ａに固定されており、第２部材４６ｂと接続されている。駆動部４３により索具４１が牽引されると、第１部材４６ａにより保持体６０に支持された計測部４７に対して、第２部材４６ｂから引張力Ｆｗが作用する。計測部４７は、付与された引張力Ｆｗに応じた信号を出力する。図８に示すように、駆動部４３は、制御装置７０により、計測部４７の出力信号に応じたトルクを発生するように制御される。

【0055】

牽引力Ｆｐにより移動式プーリーバケット３０が切羽側（Ｘ１方向）に移動すると、固定式プーリーバケット２０との間に循環して掛かっているコンベヤベルト５が引っ張られる結果、コンベヤベルト５の全体に張力（ベルト張力Ｆｔ）が発生する。

【0056】

図８では、固定式プーリーバケット２０の下段８１から入線したコンベヤベルト５は、移動式プーリーバケット３０のプーリー３１と固定式プーリーバケット２０のプーリー２１をそれぞれ５段往復して移動式プーリーバケット３０の上方から入線方向と同じ方向８２に出て行く。

【0057】

ベルト貯蔵部１０には５段往復により１０枚のベルトが貯蔵されるので、要求される移動式プーリーバケット３０の牽引力Ｆｐは、ベルト張力Ｆｔの１０枚分に相当する値となる。ただし、本実施形態では、牽引機構４０が２個の動滑車４４ａおよび４４ｂを配置しているので、所望の牽引力Ｆｐを得るのに必要な引張力Ｆｗは１／４に軽減される。説明の便宜のため、それぞれの移動体、滑車等の摩擦抵抗値を無視して単純計算すれば、牽引機構４０は、設計上のベルト張力Ｆｔの２．５倍の引張力Ｆｗで牽引すれば良いことになる。その反面、２個の動滑車４４ａおよび４４ｂを介在させることにより、牽引機構４０は、移動式プーリーバケット３０の移動量（間隔Ｄの最大値と最小値との差分）の４倍に相当する長さ分の索具４１を巻き取る。

【0058】

制御装置７０は、計測部４７により取得された値（引張力Ｆｗ）と、予め設定された引張力の基準値とを比較し、駆動部４３の電動モータ４３ａのトルクを制御する。これにより、駆動部４３は、コンベヤベルト５に作用する張力（ベルト張力Ｆｔ）が一定範囲内に維持されるように牽引力Ｆｐを発生する。電動モータ４３ａは、停止状態でも牽引力Ｆｐを発生させる必要があるため、トルク制御機能に加え、停止状態での継続駆動における出力変動を抑制するために冷却機構を備えることが好ましい。なお、電動モータ４３ａに代えて油圧モータが駆動部４３に設けられる場合は、油圧モータに供給される油圧制御によって、油圧モータのトルクが制御される。

【0059】

（本実施形態の効果）
本実施形態では、以下のような効果を得ることができる。

【0060】

本実施形態では、上記のように、ベルト貯蔵部１０の一方のプーリーバケット（固定式プーリーバケット２０）を固定式とし、他方のプーリーバケット（移動式プーリーバケット３０）だけを移動式としている。これにより、一対のプーリーバケットの両方に移動のための構造（走行車輪３３など）を設ける必要がないとともに、牽引機構４０を移動式プーリーバケット３０に設けるだけで足り、固定式プーリーバケット２０には牽引機構４０を設ける必要がない。このため、両方のプーリーバケットを牽引する構成と比較して、プーリーバケットを移動させるための構造の数と、牽引機構４０の数とを、それぞれ半減できる。これらの設備数が減少するので、装置構成を簡素化できるとともに、設備の全長も抑制できる。なお、移動式プーリーバケット３０だけが移動するので、両方のプーリーバケットを移動させる場合と比べて、移動式プーリーバケット３０の移動距離が単純計算で２倍になる。そこで、索具４１の巻き取りにより牽引するウインチ方式の牽引機構４０によれば、牽引距離がシリンダ長さによって決まる油圧シリンダ機構などと異なり、牽引機構４０を大型化することなく長い牽引距離に対応できる。以上により、装置構成を簡素化し全長を抑制することが可能なベルトストレージ１００を提供することができる。

【0061】

本実施形態では、上記のように、牽引機構４０は、索具４１を巻き取るウインチドラム４２と、ウインチドラム４２を回転させる駆動部４３と、索具４１に作用する力を計測する計測部４７と、を含み、駆動部４３は、計測部４７の計測結果に基づいて、コンベヤベルト５に作用する張力が一定範囲内に維持されるように牽引力を発生するように構成されている。ここで、ウインチ方式による牽引では、駆動部４３と索具４１との間にウインチドラム４２などの動力伝達媒体が介在し摩擦損失などが生じる。そのため、たとえば油圧シリンダ機構などで索具を直接牽引する場合と比べれば、駆動部４３が発生する牽引力と移動式プーリーバケット３０に作用する実際の牽引力との間に誤差が生じやすい。そのため、計測部４７によって得られた索具４１に作用する力（引張力Ｆｗ）の実測値に基づいて牽引力を制御することにより、ウインチ方式であってもベルト張力Ｆｔを精度良く制御できる。ベルト張力Ｆｔの制御精度が向上することにより、コンベヤベルト５へ掘削ズリを積載する時の衝撃や、高負荷搬送時の負荷などに起因するコンベヤベルト５へのダメージを抑制できる。その結果、コンベヤベルト５の長寿命化を図ることができる。

【0062】

本実施形態では、上記のように、駆動部４３は、ウインチドラム４２を回転駆動する電動モータ４３ａと、電動モータ４３ａとウインチドラム４２との間に設けられた減速機４３ｂと、を有する。これにより、減速機４３ｂによって、電動モータ４３ａを大型化しなくても、所定のベルト張力Ｆｔを付与するのに必要な牽引力を発生することができる。また、電動モータ４３ａと索具４１との間に、ウインチドラム４２に加えて減速機４３ｂが介在することにより、電動モータ４３ａの駆動力と索具４１に作用する引張力との間の誤差が増大し易い。これに対して、上記の計測部４７によって引張力Ｆｗを実測できるので、減速機４３ｂを設けてもベルト張力Ｆｔを高精度で制御できる。

【0063】

本実施形態では、上記のように、牽引機構４０は、索具４１を巻き取るウインチドラム４２と、索具４１が巻き掛けられた１つ以上の動滑車４４と、ウインチドラム４２から延びる索具４１の方向を動滑車４４に向けて案内する１つ以上の定滑車４５と、を含む。これにより、動滑車４４の利用によって、牽引機構４０が発生させる牽引力を低減することができるので、その分、ウインチドラム４２を駆動するモータなどを小型化できる。一方、索具４１の巻き取り量に応じて動滑車４４が変位するので、ウインチドラム４２から動滑車４４に索具４１が直接巻き掛けられると、距離変化や索具４１の角度変化が生じてウインチドラム４２を駆動する際の負荷が不安定化する可能性があるが、ウインチドラム４２と動滑車４４との間に定滑車４５を介在させることによって、ウインチドラム４２にかかる負荷を安定させることができる。

【0064】

本実施形態では、上記のように、移動式プーリーバケット３０は、フレーム１１によって所定の高さ位置に保持されたレール１３上に移動可能に設置されるとともに、動滑車４４が取り付けられており、ウインチドラム４２は、レール１３よりも下方に配置され、定滑車４５を介して動滑車４４へ案内される索具４１が、ウインチドラム４２よりも上方を通過するように設けられている。これにより、移動式プーリーバケット３０が移動するレール１３の下側にウインチドラム４２を配置できる。その結果、ベルトストレージ１００の全長を効果的に抑制できる。

【0065】

［変形例］
今回開示された実施形態は、全ての点で例示であり制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記実施形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更（変形例）が含まれる。

【0066】

たとえば、上記実施形態では、牽引機構４０が、動滑車（４４ａ、４４ｂ）を介して移動式プーリーバケット３０を牽引する構成の例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、図９に示すように、牽引機構４０に動滑車を設けなくてもよい。図９に示す変形例では、動滑車が設けられておらず、ウインチドラム４２から延びる索具４１が、２つの定滑車２４５ａ、２４５ｂを介して方向を変えて、移動式プーリーバケット３０の切羽側端部に連結されている。この変形例では、牽引機構４０に動滑車を設けないため、牽引機構４０の構成を簡素化できる。この場合、動滑車を設ける上記実施形態と比べて駆動部４３に要求されるトルクが大きくなるので、ウインチドラム４２、電動モータ４３ａ、減速機４３ｂなどの仕様は上記実施形態と異なるものとなる。図９に示す変形例において、さらに定滑車２４５ａ、２４５ｂを除去して、ウインチドラム４２から延びる索具４１を、滑車（動滑車、定滑車）を介在することなく移動式プーリーバケット３０に連結してもよい。

【0067】

また、上記実施形態では、２つの動滑車４４ａ、４４ｂを設けた例を示したが、動滑車の数は、１つでも、３つ以上でもよい。同様に、上記実施形態（図８参照）では３つの定滑車４５ａ～４５ｃを設け、図９の変形例では２つの定滑車２４５ａ、２４５ｂを設けた例を示したが、定滑車の数は、１つでも、４つ以上でもよい。

【0068】

また、上記実施形態では、牽引機構４０に、計測部４７を設けた例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、計測部４７を設けなくてもよい。この場合、ウインチドラム４２や減速機４３ｂなどの動力伝達媒体に起因する牽引力の誤差要因を予め実測するか、またはシミュレーションなどの解析的手法により求めておき、得られた誤差要因を補償するように駆動部４３の牽引力制御（トルク制御）を行ってもよい。また、コンベヤベルト５の張力Ｆｔを計測するか、または、コンベヤベルト５のたるみ量などを計測し、この計測値に基づいて張力（たるみ量）が一定範囲内に維持されるように駆動部４３の牽引力制御（トルク制御）を行ってもよい。また、索具４１に作用する力（引張力Ｆｗ）の計測に代えて、移動式プーリーバケット３０に作用する牽引力Ｆｐを計測し、この計測値に基づいて駆動部４３の牽引力制御（トルク制御）を行ってもよい。

【0069】

また、上記実施形態では、駆動部４３が電動モータ４３ａと減速機４３ｂとを有する例を示したが、本発明はこれに限られない。減速機４３ｂを除去して、電動モータ４３ａによりウインチドラム４２を直接駆動してもよい。上述した通り、電動モータ４３ａに代えて油圧モータ、エンジンなどを駆動部４３に設けてもよい。

【0070】

また、上記実施形態では、移動式プーリーバケット３０が走行するレール１３を、フレーム１１によって所定の高さ位置に保持した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、フレーム１１を設けなくてもよい。レール１３は、基礎１上に直接敷設されてもよい。また、移動式プーリーバケット３０にタイヤ付き車輪や履帯（無限軌道）などを設けて、レール１３を介さずに移動可能としてもよい。

【0071】

また、上記実施形態では、ウインチドラム４２を、所定の高さ位置に保持されたレール１３よりも下方に設置した例を示したが、本発明はこれに限られない。本発明では、ウインチドラム４２をレール１３と同じ高さかまたは上方となる位置に配置してもよい。特に、レール１３を基礎１上に直接敷設した場合、ウインチドラム４２もレール１３と同じ基礎１上に設置してもよい。

【0072】

また、上記実施形態では、ウインチドラム４２を、掘進方向において動滑車と定滑車との間の位置に配置した例を示したが、本発明はこれに限られない。図６において、ウインチドラム４２は定滑車４５よりも切羽側（Ｘ１方向側）に配置されてもよい。ウインチドラム４２は動滑車４４よりも坑口側（Ｘ２方向側）に配置されてもよい。索具４１の長さと滑車による経路変更とによって、ウインチドラム４２は任意の位置に設置することができる。たとえば、図２において、ウインチドラム４２を固定式プーリーバケット２０よりも坑口側（Ｘ２方向側）に設置し、索具４１が固定式プーリーバケット２０および移動式プーリーバケット３０の下方を通って切羽側の定滑車４５へ巻き掛けられるように牽引機構４０を構成してもよい。一般に、延伸ベルトコンベヤ２００における牽引機構４０などの各種設備の設置スペースは、坑口側の位置ほど確保しやすく、切羽側（トンネルの奥側）に向かうほど確保しにくい。そのため、ウインチドラム４２および駆動部４３を固定式プーリーバケット２０よりも坑口側に設置する場合、ベルトストレージ１００の切羽側のスペースを低減できるので好都合である。

【0073】

また、上記実施形態では、固定式プーリーバケット２０を坑口側（Ｘ２方向側）に配置し、移動式プーリーバケット３０を切羽側（Ｘ１方向側）に配置した例を示したが、固定式プーリーバケット２０を切羽側に配置し、移動式プーリーバケット３０を坑口側に配置してもよい。

【符号の説明】

【0074】

５ コンベヤベルト
１０ ベルト貯蔵部
１１ フレーム
１１ａ フレーム
１３ レール
２０ 固定式プーリーバケット
３０ 移動式プーリーバケット
４０ 牽引機構
４１ 索具
４２ ウインチドラム
４３ 駆動部
４３ａ 電動モータ
４３ｂ 減速機
４４、４４ａ、４４ｂ 動滑車
４５、４５ａ、４５ｂ、４５ｃ、２４５ａ、２４５ｂ 定滑車
４７ 計測部
１００ ベルトストレージ
２００ 延伸ベルトコンベヤ
ＥＭ 掘削ズリ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】