JPH069116Y2 - セグメント自動把持装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、シールド工法においてトンネル内周面に止水
及び補強用のセグメントを組立てて覆工を完成する際
に、そのセグメントを自動的に把持するために使用する
セグメント自動把持装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来のシールド工法において、トンネル内周面に組立
て、止水及び補強を行なうボルト締結型のセグメントの
組立に用いられているエレクタは、シールドフレーム内
にその内周壁に沿って回転自在に設けられた旋回輪に、
そのシールドフレームの半径方向に往復動自在に設けら
れた吊りビームの中央部の外側に、セグメント把持用の
フォークを取付けている。

一方、上記のセグメントには、覆工完成後にセグメント
の周囲の地山との間に残る空隙をモルタル等の注入で充
填するための裏込め注入用のタップ穴が複数個所に設け
てあり、このタップ穴を利用してアイボルトを手作業で
ねじ込み、アイボルトの吊り金具をフォーク状また金具
にはめてピンで結合して、エレクタに取付けられた上記
フォーク状また金具でセグメントを吊り上げて次の組立
動作を行なっている。

しかしながら、この場合のセグメントは重量が大きく、
その手作業による取付け時には危険を伴なうと共に、そ
の把持に多くの手数がかかるという問題がある。

そこで、その解決策として、ワンタッチでしかも人力を
使用しないでセグメントを把持できるようにしたセグメ
ントの把持装置に関する考案が成されている。（実開昭
６２−５０３００号公報参照） 上記の把持装置は、第３図及び第４図に示すごとく、セ
グメント１の中央部に厚み方向に貫通する所要大きさの
箱抜２２を設け、その箱抜２２部分の途中に、先端を係
止用ピン３１でＴ字状にしているエレクタの把持棒３０
の先端が通り得る大きさの円孔２４を有する板２３を位
置させて、その周辺部をセグメント１中に埋め込み、エ
レクタの把持棒３０の先端の断面形状に対応させた切欠
２６を中央に有する係合金物２５を、上記板２３の表面
側、即ちセグメント１の内側に重ねてボルト２７にて取
り付け、さらに、セグメント１の裏側に近い方の箱抜２
２部分には、中央の裏込め用タップ孔２９の内周を雌ね
じとしている板２８を位置させ、その周辺部をセグメン
ト１に埋め込んで固定させたものである。

この装置で、セグメント１の把持を行うときは、エレク
タの把持棒３０の先端を、セグメント１側の係合金物２
５の切欠２６に挿入した後、上記の把持棒３０を９０度
回転して上昇させ、これにより把持棒３０の先端の係止
部が係合金物２５に係合したセグメント１の把持が行わ
れ、把持棒３０を引上げることによってセグメント１が
持ち上げられ、更に、セグメント１が所定個所へ組付け
られた後は、タップ孔２９よりモルタルの裏込み注入を
行うことによりトンネルの覆工背部の空隙が充填される
ようになっている。

しかしながら、上記のセグメントの把持装置を使用する
場合、従来のアイボルトとセグメントのねじ穴を使用せ
ず、セグメント１の中央部に箱抜２２を設けるというセ
グメント１の改造を必要とし、新規のセグメントを作ら
ねばならぬという問題があった。

〔考案の解決しようとする課題〕

本考案は、前記従来の問題点を解決するためになされた
ものであり、シールドトンネルにおけるセグメントの組
立の自動化の一環として、ボルト締結型のセグメントの
把持作業を自動化することにより、ハンドリングによる
作業員の危険を排除可能で、しかもセグメントの把持の
ためにセグメントの把持部を改造しないで、裏込め注入
用タップ穴や、グラウト・ホールをそのまま使用できる
セグメント自動把持装置を提供することを課題としたも
のである。

〔課題を解決するための手段〕

上記の課題を解決するための手段として、本考案のセグ
メント自動把持装置は、セグメントの中央のタップ穴に
ねじ込まれるアイボルトの頭部の吊り金具を解放可能に
結合できるまた金具の他端に、前記アイボルトと同一の
直径及びピッチのねじ棒と、そのねじ棒の一端にはめ合
され、かつ推力玉軸受上に搭載されて水平面内に浮動可
能な回り止め溝と浮動用ばね等で水平面内に浮動して支
持されるねじ送りナットを設けると共に、上記ねじ棒の
他端に固定された平歯車とかみ合い、かつ上記アイボル
トのねじの長さに見合う長さのねじ送り平歯車を設け、
そのねじ送り平歯車をモータで回転することにより構成
される。

さらに、上記のアイボルトの中心線の周囲の同心円上
に、タップ穴中心検出用の円環状照明具及び複数の光学
的センサを対称に配設することが望ましい構成である。

以上の構成からなるセグメント自動把持装置は、ボルト
締結型のセグメントに標準的に設けられているタップ穴
をそのまま利用してセグメントを把持するものである
が、そのタップ穴とアイボルトの中心の僅かなずれを吸
収するための浮動機構を設けており、タップ穴とアイボ
ルトの先端の位置合せを、対称型に配置した複数の光電
素子を用いて検出し、位置偏差出力をサーボ制御装置等
へ送出することを特徴としている。

〔実施例〕

以下、図面により本考案の実施例について説明する。

第１図は本考案に係るセグメント自動把持装置の一部断
面を含む正面図であり、第２図は本装置の一部断面を含
む側面図である。

まず、第１図及び第２図において、１はシールドトンネ
ルにおけるセグメントで、その中央にタップ穴１ａを設
けている。

次に、２はブラケット４に中心対称的に４個配設された
光学的センサで、その感度を良くするために、タップ穴
１ａの中心の方向へ傾けて取付けている。

この光学的センサ２は公知の光学反射型穴位置検出器ま
たは電荷結合型撮像素子（ＣＣＤ）等を使用している。

また、３はブラケット４に取付けた蛍光灯などの円環状
照明具であり、ブラケット４は対称的に４個が姿勢微調
枠体５に取付けられており、さらに６はアイボルトで、
ねじ棒の上にフランジ６ａ、吊り金具６ｂが付けられて
おり、７はくさび金具で、フランジ６ａとまた金具１０
ａの先端との間に固く挿入され、止め金具８と植込みボ
ルト・ナットで固定される。

次に、９は吊り金具６ｂとまた金具１０ａとを解放可能
に結合する頭付きピンで、ピン止め９ａで抜けを防止す
るようになっている。

また、１０はねじ棒で、アイボルト６のねじの直径及び
ピッチと同一にしており、その下端はフォーク状のまた
金具１０ａとなっており、ねじ棒１０の他端には平歯車
１１が固定ナット１２で固定されている。

１３はねじ棒１０にはめられたねじ送りナットで、円周
上１２０度間隔で突出部があり、その突出部に回り止め
溝１３ａが切ってあり、回り止めピン１４がはめられて
おり、ねじ送りナット１３は推力玉軸受１５の上に乗っ
ており、ねじ棒１０は水平面内にある範囲内を浮動でき
るように、回り止め溝１３ａの溝幅、姿勢微調枠体５と
推力玉軸受１５の貫通穴の直径を大きくしている。

また、１６は浮動用ばねで、円周上１２０度間隔で３個
所ねじ送りナット１３に接して配設されており、ばね支
持腕１７で支持されている。

さらに、１８はねじ送り平歯車で、平歯車１１と間隙多
くかみ合い、ねじ棒１０の水平浮動を可能にしている。

なお、ねじ送り平歯車１８は、油圧その他の動力で駆動
されるモータ１９に結合されて、回転するようになって
いる。

次に、上記の構成からなるセグメント自動把持装置の作
用について説明すると、シールド掘削機のエレクタに取
付けられた姿勢微調枠体５は、エレクタによる大まかな
制御によってアイボルト６をセグメント１のタップ穴１
ａの近くまで到着させ、次に円環状照明具３の反射光を
光学的センサ２が受光し、タップ穴１ａとアイボルト６
の中心がずれているときの偏差出力によって微調用サー
ボ機構を作動させ、姿勢微調枠体５の調整による移動、
すなわちアイボルト６の移動を行い、タップ穴１ａとア
イボルト６の中心を一致させることができる。

そこで、エレクタ、すなわち姿勢微調枠体５を下降さ
せ、アイボルト６の先端をタップ穴１ａにはめ合せる
が、万一、中心ずれが僅か残っていてもタップ穴１ａの
面取部１ｂにて発生する水平分力で、水平浮動機能を有
するねじ棒１０は、ずれを吸収してタップ穴１ａに先端
がはまる。

次に、モータ１９を駆動すると、ねじ送り平歯車１８、
平歯車１１、ねじ棒１０、アイボルト６に回転力が伝達
され、アイボルト６はタップ穴１ａの奥に進むが、ねじ
棒１０のピッチはタップ穴１ａのピッチと同じであるか
ら、セグメント１の重量はねじ山に加わることがなく、
平歯車１１はねじ送り平歯車１８に対して回転中摺動下
降する。

アイボルト６がタップ穴１ａに完全にはまったときは、
モータ１９を停止し、ねじ送りナット１３、推力玉軸受
１５でセグメント１の全重量を持ち上げることができ
る。

もし、万一この把持装置が故障したときは、くさび金具
７や、止め金具８を除去し、ピン９を抜いてアイボルト
６を取外すことができるようになっている。

〔考案の効果〕

以上、説明したごとく、本考案のセグメント自動把持装
置によれば、従来作業員が手作業でセグメントのタップ
穴にアイボルトをねじ込み、アイボルトの吊り金具に網
索を通してエレクタのまた金具のフォークの所に移動し
て、アイボルトをまた金具にはめ、ピンを通して結合し
ていたのに比べ、本考案ではセグメントを所定の位置へ
セグメント自動供給装置で位置決めしたのちに、エレク
タ自動制御装置と本考案の装置によって、セグメントの
タップ穴を検出し、アイボルトをタップ穴にねじ込むこ
とが自動的に可能となるので、作業員の危険を排除する
ことと、セグメントの把持に要する手数とを低減できる
という効果がある。

また、セグメントのタップ穴をそのまま利用するから、
セグメントの改造を必要とする場合に比べてそのコスト
を大幅に節約でき、一方、セグメントは大量に使用され
るので、その節約額は極めて大きくなる。

さらに、この装置は万一故障した場合でも、人手でくさ
び固定金具を排除して、アイボルトを取外すことができ
るので、従来の人手による技術と同様な作業も行なえる
という利点がある。

なお、本考案の装置は、主としてタップ穴を有するボル
ト締結型のセグメント等の把持に対して有効に適用する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係るセグメント自動把持装置の一部断
面を含む正面図、第２図は本考案に係るセグメント自動
把持装置の一部断面を含む側面図、第３図は従来のセグ
メントの把持装置使用時のセグメントの部分平面図、第
４図は第３図のIV−IV断面図である。 １……セグメント、１ａ……タップ穴、２……光学的セ
ンサ、３……円環状照明具、６……アイボルト、６ｂ…
…吊り金具、１０……ねじ棒、１０ａ……また金具、１
１……平歯車、１３……ねじ送りナット、１３ａ……回
り止め溝、１５……推力玉軸受、１６……浮動用ばね、
１８……ねじ送り平歯車、１９……モータ。

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】セグメントのタップ穴にねじ込まれるアイ
   ボルトの頭部の吊り金具を解放可能に結合するまた金具
   の他端に、前記アイボルトと同一の直径及びピッチのね
   じ棒と、そのねじ棒の一端にはめ合され、かつ推力玉軸
   受上に搭載されて水平面内に浮動して支持されるねじ送
   りナットを設けると共に、上記ねじ棒の他端に固定され
   た平歯車とかみ合い、かつ上記アイボルトのねじの長さ
   に見合う長さを有し、モータで回転されるねじ送り平歯
   車を設けたセグメント自動把持装置。
2. 【請求項２】アイボルトの中心線の周囲の同心円上に、
   タップ穴中心検出用の円環状照明具及び複数の光学的セ
   ンサを対称に配設している請求項１記載のセグメント自
   動把持装置。