JPH0481040B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシール掘進機の推進につれてセグメン
トを組立て覆工を完成させるときにセグメントの
姿勢を任意に制御し、セグメントの組立作業を容
易、迅速に行うために用いるセグメント組立装置
に関するものである。

［従来の技術］ シールド掘進機によつて掘削されたトンネルの
内周壁には止水及び補強用としてセグメントが組
立てられる。ところで、セグメントは狭隘なトン
ネル内で容易に組立てられるよう予め複数に分割
されており、この分割された円弧状のセグメント
を一つずつ組立てて行くことになる。シールド掘
進機には、重量が１トン以上もある上記セグメン
トの分割片（以下単にセグメントという）を組立
てるための装置が一般に設けられている。このセ
グメント組立装置は、第７図に概略を示すごと
く、シールドフレームａ内にその内周壁に沿つて
回転自在に設けられた旋回輪ｂと、この旋回輪ｂ
の後端部に設けてある一対の支持アームｅに径方
向に移動自在に設けられたアーチ状の吊りビーム
ｃと、この吊りビームｃに設けられたセグメント
の把持用フオークｄとから主に構成されている。
この把持用フオークｄは一般にシールドフレーム
ａの軸方向に摺動できるようになつている。

即ち、シールド掘進機は、把持用フオークｄで
把持したセグメントを旋回輪ｂと吊りビームｃと
の連動操作によつてトンネルの内周壁上の所望箇
所に搬送できるようになつている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、従来のセグメント組立装置にあ
つては、セグメントをシールドフレームａの周方
向、径方向及び軸方向の三方向へ移動できても、
セグメントの姿勢を修正したり、あるいはこの搬
送したセグメントを既に組立てられたセグメント
に組付けたりすることはできなかつた。このた
め、既に組み立てられたセグメントに対して搬送
したセグメントが斜めになつた場合等には、セグ
メントを何度も２〜３人がかりで人為的に微調整
しなければならず、手間がかかつた。また、ボル
ト締結によるセグメントの組付けを手作業で行な
うため、手間がかかるばかりでなく、この作業は
狭隘なトンネル内で重量物を対象として行なうこ
とから、重労働で危険を伴なうものであつた。こ
れらによつてトンネルの建設コストの著しい増大
も招いていた。

本発明は、上述したごとき種々の問題点を解消
すべく創案されたものであり、その目的はセグメ
ントの姿勢を任意に制御することができ、セグメ
ントの組付けを自動的に行えるようにしてセグメ
ントの組立作業の容易迅速化及びトンネルの建設
コストの低減を図ることができ、更にトンネルが
急カーブのところでのセグメント組立てを容易に
行えるようにしようとするものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、シールドフレームの内周壁に沿つて
回動する旋回輪に、シールドフレームの径方向に
移動自在に吊りビームを支持させ、上記吊りビー
ムに上記シールドフレームの軸方向に移動する基
部バランサを設け、該基部バランサの外側に球継
手を介して端部バランサを設けると共に、該端部
バランサを球継手を支点にシールドフレームの軸
方向及び周方向に揺動させて姿勢を調節するため
の姿勢調節シリンダを設け、上記端部バランサの
外側にセグメントを着脱自在に把持する把持部材
を設け、且つ上記旋回輪に、シールドフレームの
軸方向に移動できるセグメント把持機構を有する
別個の吊りビームを、シールドフレームの径方向
に移動自在に支持させた構成としてなり、更に端
部バランサに、セグメントを既に組立てられたセ
グメントにボルト連結するためのボルト締結装置
を設けた構成とする。

［作用］ 端部バランサに設けたセグメント把持部材でセ
グメントを把持させると、吊りビームをシールド
フレームの円周方向あるいは半径方向に適宜変位
させることによりセグメントを任意の位置へセツ
トすることができる。次に、姿勢調節シリンダで
端部バランサをシールドフレームの軸方向、周方
向に揺動させると、セグメントの姿勢が調節され
る。トンネルが急カーブとなつているところで
は、旋回輪に別個に備えた従来形式の吊りビーム
をシールドフレームの周方向に変位させてセグメ
ントの組立てを行わせる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明す
る。

第１図及び第２図に示す如く、シールド掘進機
のシールドフレーム１内に、その内周壁に沿つて
円環状の旋回輪２を支持ローラ３を介して回転自
在に設ける。旋回輪２の前端部にはこれと同心円
の歯車４を取付け、この歯車４にはこれを駆動す
るためのピニオン５を噛合させる。M₁はピニオ
ン５を装着したモータであり、シールドフレーム
１にブラケツト６を介して固定されている。

旋回輪２の後端部にはシールドフレーム１の周
方向に沿つてアーチ状の吊りビーム７を一対のガ
イドロツド８及び支持アーム９を介して径方向へ
移動自在に設けると共に、該支持アーム９の反対
側に別個の吊りビーム４５を従来方式と同様に径
方向に移動自在に設ける。上記ガイドロツド８は
吊りビーム７の両端部にそれぞれ設けてあつて、
旋回輪２に取付けた支持アーム９のガイド孔１０
にそれぞれ摺動自在に嵌挿されている。各支持ア
ーム９と吊りビーム７との間には吊りビーム７を
径方向に変位させるための伸縮シリンダ１が掛渡
されている。

上記吊りビーム７には、これよりも若干小さい
アーチ状の基部バランサ１２が一対のガイドバー
１３を介してシールドフレーム１の軸方向に摺動
自在に設けてあり、上記ガイドバー１３は断面溝
状の基部バランサ１２に取付けられ、吊りビーム
７に形成したスライド孔１４にそれぞれ摺動自在
に嵌挿されている。吊りビーム７上には基部バラ
ンサ１２を軸方向に摺動させるための摺動シリン
ダ１５を設け、また上記基部バランサ１２の外側
には球継手１６を介して端部バランサ１７を設け
る。即ち、球継手１６は、第３図に示すごとく、
基部バランサ１２の外面部にブラケツト１８を介
して水平に取付けられた球頭部１９を有する軸２
０と、その球頭部１９に摺動自在に嵌装された球
面軸受２１とから構成され、この球面軸受２１を
セグメントｓの内面に沿つて円弧状に形成された
上記端部バランサ１７の内面中央部に固定するこ
とによつて基部バランサ１２の外側に端部バラン
サ１７を揺動自在に設ける。

上記端部バランサ１７を球継手１６を支点とし
てシールドフレーム１の軸方向（この方向の揺動
をピツチングという）及び周方向（この方向の揺
動をローリングという）に揺動させて端部バラン
サ１７の姿勢を調節させるために、基部バランサ
１２と端部バランサ１７との間に一組の姿勢調節
シリンダ２２を、それぞれ球継手１６よりシール
ドフレーム１の周方向両側方へ所定距離L₁離し
且つ球継手１６よりシールドフレーム１の軸方向
後方へ所定距離L₂離した位置に配置して掛渡し、
両姿勢調節シリンダ２２を同時に伸縮させること
により端部バランサ１７をピツチングさせること
ができ、また、交互に伸縮させることにより端部
バランサ１７をローリングさせることができるよ
うにしてある。

更に、端部バランサ１７の外面中央部には、セ
グメントｓを着脱自在に把持するための把持部材
２３が設けてある。この把持部２３は、端部バラ
ンサ１７から径方向外方に突出した回転軸２４の
先端部にＴ字状のフツク部２５を形成した回転式
係合フツクからなり、第４図、第５図に示すごと
くセグメントｓの内面中央部に形成された係合孔
２６に対して90゜回転されることにより係合した
り、90゜戻すことにより離脱するようにしてある。
この係脱を自動化するため、回転軸２４にはこれ
を回転させる図示しないモータが連結されてい
る。

また、端部バランサ１７には上記把持部材２３
に把持されたセグメントｓを確実に支持するため
に、端部バランサ１７の外面部から出没してセグ
メントｓの内面部を押圧するサポートジヤツキ２
７が適数個設けてある。

更に、端部バランサ１７にはセグメントｓを既
に組立てられたセグメント（既設セグメント）ｏ
にボルト連結するためのボルト締結装置２８が適
数個設けてある。

ところで、セグメントｓは、第４図に示すごと
く周縁部にボルト連結用のフランジ２９及びこの
フランジ２９を形成すべくセグメントｓの内面部
に開口したフランジ孔３０を適宜間隔に形成して
おり、各フランジ２９にはボルトを挿通させるた
めのボルト孔３１が形成されている。また、各ボ
ルト孔３１へのボルト及びナツトの供給を簡略化
するために、第６図に示すごとく連結すべき一方
のフランジ２９ａにはフランジ付ナツト３２をそ
のフランジ部３２ａを台座３３に係合させること
によつて回転自在に予め取付けておくと共に、他
方のフランジ２９ｂにはボルト３４をその先端部
がボルト孔３１に臨むような状態で板ばねからな
る保持具３５を介して予め取付けておく。なお、
この場合、既に組立てられたセグメントｏ側のフ
ランジ２９ａにナツト３２を取付けておく方がボ
ルト締結装置２８との関係で都合がよい。

上記ボルト締結装置２８は、各フランジ孔３０
に挿入され、上記ボルト３４の頭部３４ａに係合
してこれを保持具３５のばね力に抗してナツト３
２側に押動かすボルト係合腕３６と、ナツト３２
に係合してこれを回転させるナツト係合腕３７と
を有し、このナツト係合腕３７の基端部に取付け
たガイドバー３８ａ上にボルト係合腕３６の基端
部を摺動自在に取付けたまた、ボルト係合腕３６
の基端部に固定したガイドバー３８ｂをナツト係
合腕３７の基端部に取付けたジヤツキ３９に連結
し、該ジヤツキ３９によりボルト係合腕３６をナ
ツト係合腕３７に対して近設離反させるようにし
てある。このナツト係合腕３７の先端部にはナツ
ト３２に係合して該ナツト３２を回転させるため
の回転具４０が回転自在に設けてあり、この回転
具４０に回転力を与える手段として、ナツト係合
腕３７の基端部にモータM₂を取付け、該モータ
M₂の回転軸に固定したスプロケツト４２との間
にチエーン４３を無端に掛け渡し、モータM₂の
駆動で回転具４０を回転させるようにしてある。
このように構成されたボルト締結装置２８は、ボ
ルト締結すべき部分に合せて端部バランサ１７に
配設してある。なお、ボルト締結装置２８は、そ
のガイドバー３８ａの先端部をジヤツキ４４を介
して端部バランサ１７に固定することにより取付
けられ、このジヤツキ４４の伸縮によつてナツト
回転具４０をナツト３２に対して係脱させること
ができるようにしてある。

更に、前記吊りビーム４５の中央部分の外側に
は、セグメント把持用フオーク４６を設け、従来
のセグメント組立装置と同様にセグメント組立て
ができるようにしてある。

今、セグメントｓを組立てる場合において、洞
道が直線部では、係合孔２６を上向きにして置か
れたセグメントｓに対して、端部バランサ１７を
接近させ、その把持部材２３である係合フツクを
セグメントｓの係合孔２６に挿入し、係合フツク
を90゜回転させることにより係合状態にする。次
にセグメントｓを吊り上げ、サポートジヤツキ２
７の伸び作動でセグメントｓの内面部を押圧する
ことによりこれを固定した後、このセグメントｓ
を既に組立てられたセグメントｏ上の所定連結位
置に搬送する。これらの操作は旋回輪２の回転、
吊りビーム７の径方向移動及び基部バランサ１２
の軸方向移動の連動操作によつて行われ、セグメ
ントｓは所定連結位置に搬送される。この所定連
結位置においてセグメントｓの姿勢乃至位置がず
れている場合がある。この場合、第４図に示すご
とくＸ軸方向のずれは摺動シリンダ１５による基
部バランサ１２の軸方向移動によつて解消され、
Ｙ軸方向のずれは旋回輪２の回転によつて解消さ
れ、Ｚ軸方向のずれは伸縮シリンダ１１による吊
りビーム７の径方向移動によつて解消される。ま
た、Ｘ軸を中心とした回転ずれは姿勢調節シリン
ダ２２の一方を伸び作動させ且つ他方を縮み作動
させることにより解消され、Ｙ軸を中心とした回
転ずれは両姿勢調節シリンダ２２の同時作動によ
つて解消される。なお、Ｚ軸を中心とする回転ず
れはセグメントｓを既設セグメントｏの端部に突
当てたときに、セグメントｓが把持部材２３を中
心として回転することによつて解消されることに
なる。このようにセグメントｓの姿勢を自由に調
節することができ、このためセグメントの組付け
作業が容易迅速化される。

このようにして、セグメントｓの位置決めがな
されると、ボルト連結作業を行う。この場合、ボ
ルト締結装置２８のボルト係合腕３６及びナツト
係合腕３７はセグメントｓの位置決め時にフラン
ジ孔３０に挿入されているので、両ジヤツキ３
９，４４の縮み作動によりナツト回転具４０をナ
ツト３２に、ボルト係合腕３６をボルト３４の頭
部３４ａにそれぞれ係合させ、この状態でボルト
３４をナツト３２側に押動かしつつナツト３２を
回転させればよい。ボルト３４の押動かしはジヤ
ツキ４４の縮み作動によりボルト係合腕３７を介
して行われ、ナツト３２の回転はモータM₂によ
りナツト回転具４０を回転させることによつて行
われる。なお、ボルト３４の押動かしは、ボルト
３４がナツト３２に螺合したら停止するようにし
てもよい。このように、ボルト連結作業を人手に
よらず安全迅速に行うことができ、セグメントの
組立作業を更に迅速容易化することができる。

次に、洞道の急カーブ部では、セグメントｓの
組立てを前記したロボツトで行うことが困難にな
り、手組みが必要となるが、この場合は、旋回輪
２の支持アーム９に取付けた吊りビーム４５及び
該吊りビーム４５に設けたセグメント把持用フオ
ーク４６を用いてセグメントｓの手組みを実施す
る。

これによりカーブでのセグメント施工を容易に
行うことができ、直線部に来れば姿勢調節しなが
らの自動組立てに切り換えることにより覆工を完
成させることができる。

［発明の効果］ 以上述べた如く、本発明のセグメント組立装置
によれば、次の如き優れた効果を奏し得る。

(i) 吊りビームに基部バランサを幅方向に移動自
在に設けると共に、この基部バランサにセグメ
ントの保持基盤たる端部バランサを球継手を介
して設け、この端部バランサを姿勢調節シリン
ダにより球継手を支点として周方向及び軸方向
に揺動調節させるようにしたので、端部バラン
サを介してセグメントの姿勢を任意に制御する
ことができ、このためセグメントの組立作業の
容易迅速化及びトンネルの建設コストの低減を
図ることができる。

(ii) また、上記構成に加えて、端部バランサにボ
ルト締結装置を設けたので、セグメントの姿勢
を任意に制御しつつセグメントの組付けを自動
機械的に行うことができ、セグメントの組立作
業を更に容易迅速化することができると共に、
労力の軽減及び安全性の増大を図ることができ
る。

(iii) 斯かる構成であるため、既設セグメントの位
置検出器を設ければセグメント組付制御の自動
化を図ることができる。

(iv) 洞道が直線部から急カーブになつた場合にお
けるカーブ部のセグメント施工は、手組み用の
吊りビームを用いて行うことができるので、カ
ーブ部でのセグメントの組立てを直線部でのセ
グメントの組立てと継続して行うことができ、
効率よくセグメントの組立てができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のセグメント組立装置の実施例
を示す背面図、第２図は第１図の−断面図、
第３図は本発明の装置における球継手の拡大断面
図、第４図は本発明の装置で組み立てるセグメン
トの斜視図、第５図はセグメントに形成された係
合孔と把持部材との関係を示す図、第６図はセグ
メント同士を連結するボルト連結装置の側面図、
第７図は従来のセグメント組立装置の図である。 １はシールドフレーム、２は旋回輪、７は吊り
ビーム、１１は伸縮シリンダ、１２は基部バラン
サ、１３はガイドバー、１５は摺動シリンダ、１
６は球継手、１７は端部バランサ、２２は姿勢調
節シリンダ、２３は把持部材、２６は係合孔、２
８はボルト締結装置、３２はフランジ付ナツト、
３４はボルト、３６はボルト係合腕、３７はナツ
ト係合腕、３８ａ，３８ｂはガイドバー、４５は
吊りビーム、ｓはセグメントを示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ シールドフレームの内周壁に沿つて回動する
   旋回輪に、シールドフレームの径方向に移動自在
   に吊りビームを支持させ、上記吊りビームに上記
   シールドフレームの軸方向に移動する基部バラン
   サを設け、該基部バランサの外側に球継手を介し
   て端部バランサを設けると共に、該端部バランサ
   を球継手を支点にシールドフレームの軸方向及び
   周方向に揺動させて姿勢を調節するための姿勢調
   節シリンダを設け、上記端部バランサの外側にセ
   グメントを着脱自在に把持する把持部材を設け、
   且つ上記旋回輪に、シールドフレームの軸方向に
   移動できるセグメント把持機構を有する別個の吊
   りビームを、シールドフレームの径方向に移動自
   在に支持させたことを特徴とするセグメント組立
   装置。 ２ シールドフレームの内周壁に沿つて回動する
   旋回輪に、シールドフレームの径方向に移動自在
   に吊りビームを支持させ、上記吊りビームに上記
   シールドフレームの軸方向に移動する基部バラン
   サを設け、該基部バランサの外側に球継手を介し
   て端部バランサを設けると共に、該端部バランサ
   を球継手を支点にシールドフレームの軸方向及び
   周方向に揺動させて姿勢を調節するための姿勢調
   節シリンダを設け、上記端部バランサの外側にセ
   グメントを着脱自在に把持する把持部材を設ける
   と共にセグメントを既に組立てられたセグメント
   にボルト連結するためのボルト締結部材を設け、
   且つ上記旋回輪に、シールドフレームの軸方向に
   移動できるセグメント把持機構を有する別個の吊
   りビームをシールドフレームの径方向に移動自在
   に支持させたことを特徴とするセグメント組立装
   置。