JPH09177496A - セグメント組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 軸線方向移動手段の操作時の機長を、従来の
ものよりも短縮することのできるセグメント組立装置を
提供する。 【解決手段】 組立用セグメント２０をシールド本体軸
線方向に平行移動させる軸線方向移動手段を、特に、エ
レクタリング４に取り付てシールド本体軸線方向の移動
距離が大きくとれるようにしたタイプのセグメント組立
装置において、エレクタリング４に取り付けられシール
ド本体軸線方向に延びるアーム５と、その軸線方向に移
動できるようにアーム５に支持され、吊りビーム１０、
油圧シリンダ１１等からなる半径方向移動手段を取り付
けたスライドフレーム６と、シールド本体軸線方向に延
びるように回転可能にアーム５に付設されたねじ棒２５
と、スライドフレーム６に取り付けられねじ棒２４の回
転によりねじ送りされるボールねじと、ねじ棒を回転駆
動するねじ棒駆動装置２２とを設けて、軸線方向移動手
段を構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機で
掘削した地下坑の周壁に沿ってセグメントを組み立てる
セグメント組立装置に関するもので、セグメントをシー
ルド本体軸線方向に平行移動させる軸線方向移動手段
を、特に、周方向旋回手段の旋回部に取り付けるように
したタイプのセグメント組立装置の技術分野に属する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機でトンネル等の地下坑を
構築する場合、シールド掘進機で単位掘進長の地下坑を
掘進した後、周壁組立部材としての組立セグメントを地
下坑の周壁に沿って組み立てて覆工する。すなわち、単
位掘進長に相当する長さを有する円弧状のセグメント
を、すでに組み立てられた既設セグメントに連結しなが
らシールド本体内側で周方向に連結して行き円筒状に組
み立てる。こうして１リングのセグメントの組立が終わ
ると、再度、１リング長の地下坑をシールド掘進機で掘
進して、同様にして、１リングのセグメントの組立を行
い、これらの作業を何度も繰り返して覆工作業を進め
る。こうしたセグメントの組立には、周知のように、エ
レクタと称するセグメント組立装置が用いられている。
このエレクタでセグメントを組み立てる場合、予め所定
の場所に搬入してあるセグメントをエレクタで把持し、
その把持したセグメントをトンネル周方向へ旋回させた
りトンネル軸方向へ平行移動し、さらには、その平行移
動したセグメントを、半径方向に押し付けるように移動
して、連結しようとする組立済みのセグメントの隣接位
置にセットすることが必要となる。セグメントをエレク
タで組み立てる場合、セグメントをこのように把持して
変位させることが必要になるため、エレクタは、少なく
とも、セグメントを把持する把持手段と、セグメントを
シールド本体周方向に旋回させる周方向旋回手段と、セ
グメントをシールド本体軸線方向に平行移動させる軸線
方向移動手段と、セグメントをシールド本体半径方向に
移動させる半径方向移動手段とを備えている必要があ
る。

【０００３】こうした手段を備えたエレクタは、軸線方
向移動手段を取り付ける部位により二種類のタイプに分
かれる。その一つは、軸線方向移動手段をセグメントを
把持する把持手段に付設して、セグメント把持部となる
グリップそれ自体を、その軸線方向移動手段により直接
シールド本体軸線方向に移動させるようにしたものであ
る。この前者のタイプのエレクタは、後に例示する公報
の第１図乃至第４図に従来例として示されているタイプ
のものであり、軸線方向移動手段を、このように把持手
段の限られたスペース内に取り付けるようにしている。
こうしたスペース上の制約から、軸線方向移動手段の全
長を長くできないため、組立用セグメントの搬入場所が
エレクタ近辺に位置していてる等、軸線方向移動手段に
よるシールド本体軸線方向の移動距離が小さくても済む
場合に用いる。他の一つは、軸線方向移動手段を周方向
旋回手段の旋回部に取り付けるようにし、これに支持さ
れている半径方向移動手段を介して把持手段をシールド
本体軸方向に移動するようにしたものである。この後者
のタイプのエレクタは、前者にみられるようなスペース
上の制約はほとんどなく、軸線方向移動手段の全長をか
なり長くすることがでるため、組立用セグメントの搬入
場所が１リング前の既設セグメントの付近に位置してい
る等、軸線方向移動手段によるシールド本体軸線方向の
移動距離を大きくしなければならない場合に用いる。最
近は、作業効率の向上を図るため、セグメントの組立中
も掘進が行えるようにした連続掘進方式のシールド掘進
機が開発されつつあり、こうした連続掘進方式のシール
ド掘進機にあっては、セグメントの組立位置がシールド
本体の中で移動する。この連続掘進方式のシールド掘進
機は、セグメントの２リング幅程度のストロークを有す
るシールドジャッキを設置し、１リングの長さ掘進後に
セグメントの組立てを行う際、引き続きシールドジャッ
キで推進して、掘進を、セグメントの組立てと並行して
連続的に行えるようにしたものであり、そのため、軸線
方向移動手段によるシールド本体軸線方向の移動距離が
１リング以上必要となる。一方、セグメントにはセグメ
ント軸方向挿入型のセグメントもあり、こうしたセグメ
ントを用いる場合にも、シールド本体軸線方向の移動距
離を大きくとることが必要となる。例えば、１リングの
セグメントを円筒状に組み立てる最終段階では、楔形セ
グメントという特殊なセグメントをセグメント間の残さ
れた間隙に後方から軸方向に移動して入れ込むが、こう
した軸方向挿入型のセグメントを用いた場合には、シー
ルド本体軸線方向の移動距離を大きくとることが必要と
なる。以上のような要求に応えられる後者のタイプのセ
グメント組立装置としては、例えば、実公昭５３ー４２
９９０号公報に記載の装置を挙げることができる。本発
明は、こうしたタイプのセグメント組立装置がもつ特有
の欠点を改善しようとするものである。

【０００４】そこで、前記公報に記載の装置を従来の技
術として示し、本発明に関連する技術内容を、図１０及
び図１１を用いて説明する。図１０は、従来のセグメン
ト組立装置の縦断面図、図１１は、図１０のXI−XI線断
面図である。この従来の技術の技術内容を説明するに当
たっては、用語は、前記公報に記載のものをそのまま用
いないで、後述する本発明の具体化例との対応関係が明
確になるように、できるだけその具体化例に合わせるよ
うにしている。なお、この従来の技術の詳細については
前記公報を参照されたい。

【０００５】図１０及び図１１において、４１は複数個
のローラー４２で外周部が回動可能に支持されリング状
をした周方向旋回手段の旋回部としてのエレクタリン
グ、４３は歯車４４を介してエレクタリング４１を回動
させるように駆動する油圧モータ等の回転駆動装置であ
る。セグメントをシールド本体周方向に旋回させる周方
向旋回手段は、大別すると、その旋回部としてのエレク
タリング４１とこのエレクタリング４１の駆動手段とし
ての回転駆動装置４３とからなり、エレクタリング４１
を駆動装置４３で駆動することにより、正逆所望の回動
方向に所望の角度だけ回動させることができるようにな
っている。４５はこのエレクタリング４１の後部に対称
的に突設した一対のガイド棒、４６はこの一対の各ガイ
ド棒４５に摺動自在に嵌挿した一対の支持円筒、４７は
一対のガイド棒４５に対応して配置され、ピストンロッ
ド部前端をエレクタリング４１に取り付け、シリンダ部
前端を後記径方向駆動用の油圧シリンダに取り付けた一
対の軸方向駆動用の油圧シリンダである。セグメントを
シールド本体軸線方向に平行移動させる軸線方向移動手
段は、大別すると、これら一対の各ガイド棒４５と各支
持円筒４６と各軸方向駆動用の油圧シリンダ４７とから
なり、周方向旋回手段の旋回部としてのエレクタリング
４１に取り付けられている。４８はシリンダ部が一対の
軸方向駆動用の油圧シリンダ４７のシリンダ部と一対の
支持円筒４６に取り付けられた一対の径方向駆動用の油
圧シリンダ、４９は両端部が一対の径方向駆動用の油圧
シリンダ４８の各ピストンロッド部に取り付けられた断
面略Ｕ字状の吊りビームである。セグメントをシールド
本体半径方向に移動させる半径方向移動手段は、大別す
ると、これら一対の径方向駆動用の油圧シリンダ４８と
吊りビーム４９とからなり、軸線方向移動手段で支持さ
れている。この半径方向移動手段の吊りビーム４９に
は、セグメントを把持する把持手段としてのグリップ装
置５０が取り付けられており、後端面にリミットスイッ
チ等からなる位置標示子５１が突設されている。５２は
セグメント受け台で、前端部に、この位置標示子５１と
接触してこれを作動させる位置標示体５３が突設されて
いる。セグメント受け台５２は、グリップ装置５０のか
なり後方の既設セグメント付近に位置しており、そこに
搬入され組立用セグメントを位置決めできるようになっ
ている。グリップ装置５０は、このセグメント受け台５
２上に位置決めされた組立用セグメントを把持する。以
上のように、従来のセグメント組立装置は、周方向旋回
手段と軸線方向移動手段と半径方向移動手段とからな
り、軸線方向移動手段を周方向旋回手段の旋回部に取り
付けるようにしたタイプのものであり、セグメントの搬
入場所がかなり後方に位置している。

【０００６】従来のセグメント組立装置は、このような
構造を備えているので、セグメント受け台５２上に搬
入、位置決めされているセグメントを把持する場合、適
宜、エレクタリング４１を駆動装置４３で回動させ、一
対の径方向駆動用の油圧シリンダ４８を伸縮させて、グ
リップ装置５０のシールド本体周方向及びシールド本体
半径方向の各位置を調節するとともに、一対の軸方向駆
動用の油圧シリンダ４７を伸ばして、径方向移動手段を
グリップ装置５０と一緒にシールド本体軸線方向後向き
に大きく移動する。そして、径方向移動手段の吊りビー
ム４９の移動に伴って位置標示子５１も後方に移動し、
位置標示子５１がセグメント受け台５２の位置標示体５
３に接触すると、位置標示子５１は、作動して駆動装置
４３、油圧シリンダ４７及、油圧シリンダ４８の駆動を
停止させ、グリップ装置５０の移動を定められた位置に
自動的に停止させる。こうしてグリップ装置５０を位置
決めした状態でセグメント受け台５２上に位置決めされ
た組立用セグメントを前方に押し込んでグリップ装置５
０を作動させ必要な操作をすると、そのセグメントをグ
リップ装置５０で把持することができる。従来のセグメ
ント組立装置は、軸線方向移動手段を周方向旋回手段の
旋回部に取り付けて、グリップ装置５０を径方向移動手
段とともに移動させるようにしているため、シールド本
体軸線方向の移動距離を大きくとることができる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、セグメント
組立装置は、セグメントを把持したり把持したセグメン
トを組み立てたりするために３６０°旋回できるように
なっていることから、全旋回したときでも、周方向旋回
手段、軸線方向移動手段、半径方向移動手段及び把持手
段等のセグメント組立装置の構成要素が他の機器類と衝
突しないように、その機器類をシールド本体内に予め適
切に配置してやることが必要である。端的にいうと、セ
グメント組立装置の操作時、その構成要素であるエレク
タリング４１、ガイド棒４５、支持円筒４６、軸方向駆
動用の油圧シリンダ４７、径方向駆動用の油圧シリンダ
４８、吊りビーム４９、グリップ装置５０等が旋回して
通過するシールド本体内の領域には、スクリューコンベ
ア、送排水管、作業デッキ、セグメント搬入用ホイスト
ビーム等の機器類を一切配置しないようにする。こうし
た機器類配置上の制約は、軸線方向移動手段の操作時に
おけるセグメント組立装置の機長が長くなればなるほど
増大する。しかるに、前記した従来のセグメント組立装
置は、セグメント受け台５１上の組立用セグメントを把
持し得るように、軸方向駆動用の油圧シリンダ４７を伸
ばして吊りビーム４９を、符号４９ａで示す鎖線位置ま
で移動させると、油圧シリンダ４７のシリンダ部は、そ
の吊りビーム４９よりも更に後方の符号４７ａに示す鎖
線位置にまで移動するため、軸線方向移動手段の操作時
の機長Ｌが著しく長くなり、機器類の配置上、多大の制
約を受ける。このような場合、機長Ｌの区間内のシール
ド本体内の領域に機器類を配置するには、図１１に示す
直径Ｄの円筒上の領域内に機器類を配置することを余儀
なくされるため、配置する機器類の種類によっては、シ
ールド本体内に配置することが不可能にとなる。例え
ば、スクリューコンベアは、シールド本体の中心軸線に
対して斜め方向に設置され長さも長いため、セグメント
組立装置の操作時の機長Ｌが長くなると、設置できなく
なる。また、セグメント組立作業の足場に用いる作業デ
ッキは、セグメントの組立現場のかなり後方にしか設置
できないこととなるため、設置したとしても実用に供し
得ないものとなる。

【０００８】本発明は、従来の技術にみられるこうした
問題を解消しようとするものであり、その技術課題は、
セグメントをシールド本体軸線方向に平行移動させる軸
線方向移動手段を、特に、周方向旋回手段の旋回部に取
り付けるようにしたタイプのセグメント組立装置におい
て、軸線方向移動手段の操作時の機長を、従来のものよ
りも短縮することのできるセグメント組立装置を提供す
ることにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明のこうした技術課
題は、セグメントをシールド本体周方向に旋回させる周
方向旋回手段と、この周方向旋回手段の旋回部に取り付
けられセグメントをシールド本体軸線方向に平行移動さ
せる軸線方向移動手段と、この軸線方向移動手段で支持
されセグメントをシールド本体半径方向に移動させる半
径方向移動手段と、この半径方向移動手段に取り付けら
れセグメントを把持する把持手段とを備え、シールド掘
進機に設置される、前述の従来の技術のようなタイプの
セグメント組立装置を構成するに際し、軸線方向移動手
段を、特に、「周方向旋回手段の旋回部に取り付けられ
シールド本体軸線方向に延びる支持部材と、シールド本
体軸線方向に移動できるように支持部材に支持され半径
方向移動手段を取り付けたスライドフレームと、雄ねじ
を有しシールド本体軸線方向に延びるように回転可能に
支持部材に付設されたねじ棒と、このねじ棒に螺合する
雌ねじを有しスライドフレームを取り付けた雌ねじ部材
と、ねじ棒を回転駆動するねじ棒駆動装置とを設けて構
成するようにした」ことにより達成される。

【００１０】本発明のセグメント組立装置は、こうした
技術手段により構成したので、所定の場所に搬入された
セグメントを把持する場合、適宜、周方向旋回手段や半
径方向移動手段を駆動して把持手段のシールド本体周方
向及びシールド本体半径方向の各位置を調節するととも
に、ねじ棒駆動装置でねじ棒を回転駆動することによ
り、雌ねじ部材をねじ送りして移動し、これにより、雌
ねじ部材に取り付けたスライドフレームを、支持部材で
支持しながらシールド本体軸方向に移動して、径方向移
動手段を把持手段と一緒にシールド本体軸線方向に移動
することができる。こうして把持手段を位置決めした後
は、把持手段によりセグメントを把持する。本発明の装
置は、このように、軸線方向移動手段の支持部材を周方
向旋回手段の旋回部に取り付けて、把持手段を径方向移
動手段とともに移動させるようにしているため、従来の
装置と同様、シールド本体軸線方向の移動距離を大きく
とることができる。そして、このようにシールド本体軸
線方向の移動距離を大きくとった場合、従来の装置で
は、軸線方向移動手段を、伸縮する油圧シリンダを用い
て構成しているため、軸線方向移動手段の機長がその操
作時に伸長して著しく増加するのに対して、本発明の装
置では、軸線方向移動手段を、ねじ棒と雌ねじ部材とね
じ棒駆動装置とを設けて構成しているために、軸線方向
移動手段の機長は不変であって、操作時にも増加しな
い。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明が実際上どのように
具体化されるのかを示す具体化例を図１乃至図９に基づ
いて説明することにより、本発明の実施の形態を明らか
にする。図１は、本発明の第１具体化例のセグメント組
立装置をシールド本体に設置した状態を示す正面図、図
２は、図１のII−II線断面図、図３は、本発明のセグメ
ント組立装置だけを示す図１のIII−III線断面図、図４
は、本発明の第１具体化例のセグメント組立装置の要部
の詳細図、図５は、図４の装置と比較してその効果を説
明するための従来のセグメント組立装置の要部の詳細
図、図６は、本発明の第２具体化例のセグメント組立装
置の要部の詳細図、図７は、本発明の第３具体化例のセ
グメント組立装置の要部の詳細図、図８は、本発明の第
４具体化例のセグメント組立装置をシールド本体に設置
した状態を示す縦断面図、図９は、図８のIX−IX線断面
図である。本発明の第１具体化例乃至第３具体化例のセ
グメント組立装置は、何れも、前述した従来のセグメン
ト組立装置と同様、セグメントをシールド本体周方向に
旋回させる周方向旋回手段と、この周方向旋回手段の旋
回部に取り付けられセグメントをシールド本体軸線方向
に平行移動させる軸線方向移動手段と、この軸線方向移
動手段で支持されセグメントをシールド本体半径方向に
移動させる半径方向移動手段と、この半径方向移動手段
に取り付けられセグメントを把持する把持手段とを備
え、これにより、軸線方向移動手段が移動距離を大きく
とれるようにされていて、これらの各手段の細部の構造
は異なるとしても、基本的な構造については、従来の装
置と変わらない。

【００１２】まず、図１乃至図４を用いて本発明の第１
具体化例のセグメント組立装置について説明すると、１
は前部にカッタ（図示せず）を有し、後部が既設セグメ
ント２１で反力をとりつつシールドジャッキ（図示せ
ず）により推進されるシールド本体、２はこのシールド
本体１の内周に沿ってその強度を増加するために設けら
れたリングガーダー、４はこのリングガーダー２にベア
リング３を介して回動可能に取り付けられているエレク
タリングである。このエレクタリング４は、従来の装置
のエレクタリング４１と同様、図示していない油圧モー
タ等の回転駆動装置で駆動できるようになっており、こ
れらエレクタリング４と回転駆動装置とで周方向旋回手
段を構成する。５はこの周方向旋回手段の旋回部である
エレクタリング４に取り付けられシールド本体軸線方向
に延びる支持部材としてのアーム、６はシールド本体軸
線方向に移動できるようにアーム５に支持され後記半径
方向移動手段を取り付けたスライドフレーム、７はこの
スライドフレームを本体軸線方向に前後に移動させるた
めの後に詳述する前後駆動機構、８はアーム５に取り付
けられスライドフレーム６のガイド部を摺動自在に案内
するようにシールド本体軸線方向に延びる、リニアベア
リングである。アーム５は、エレクタリング４の後部に
水平方向に間隔を置いて対称的に一対配置され、スライ
ドフレーム６と前後駆動機構７は、何れも、これらのア
ーム５に対応して一対設けられている。各スライドフレ
ーム６は、各前後駆動機構７の駆動により、各アーム５
に支持されながらそのそれぞれに設けたリニアベアリン
グ８を介して前後に移動するようになっており、これら
アーム５とスライドフレーム６と前後駆動機構７とで軸
線方向移動手段を構成する。

【００１３】９は各スライドフレーム６にシールド本体
半径方向に摺動自在に嵌挿されたロッド、１０は断面が
略Ｕ字状をなし両端部がそれらの各ロッド９に取り付け
られた吊りビーム、１１はシリンダ部がスライドフレー
ム６に取り付けられピストンロッド部が吊りビーム１０
に取り付けられた半径方向駆動装置としての油圧シリン
ダである。ロッド９は、一対のスライドフレーム６に対
応して一対設けられ、油圧シリンダ１１は、この一対の
ロッド９に対応して一対設けられている。各油圧シリン
ダ１１は、その伸縮により各ロッド９をスライドフレー
ム６に対して摺動させつつ、吊りビーム１０をシールド
本体半径方向に移動させることができ、これらロッド９
と吊りビーム１０と油圧シリンダ１１とで半径方向移動
手段を構成する。１２は吊りビーム１０に取り付けられ
た、セグメントを把持するための把持フレーム、１３は
この把持フレーム１２を摺動自在に案内するようにシー
ルド本体１の左右方向に延びる、リニアベアリング８と
同様のリニアベアリング、２０はこの把持フレーム１２
で把持して組み立てるための円弧状の組立用セグメン
ト、２１は地下坑の周壁に沿ってすでに組み立てられた
状態にある既設セグメントである。リニアベアリング１
３は、把持フレーム１２の上面に前後に一対取り付けら
れ、吊りビーム１０の下面のガイド部に摺動自在に嵌め
合わされている。本実施例では、把持フレーム１２がこ
うしたリニアベアリング１３を介して吊りビーム１０に
支持され、図示しない駆動装置の駆動により左右方向に
微小距離移動できるようになっているが、左右方向距離
の微調節は、周方向旋回手段によってもある程度達成で
きるため、こうした左右方向の移動手段は、セグメント
組立装置にとって必ずしも不可欠のものではない。把持
フレーム１２は、本実施例では、組立用セグメント２０
の内周面を当接する円弧状外周面の当接部１４を有し、
組立用セグメント２０をその当接部に当接状態で把持す
るための図示していない周知のセグメント把持機構を内
蔵している。組立用セグメント２０を把持するための把
持手段は、種々の機構のものがあるが、組立用セグメン
ト２０の構造に応じて、既存の手段の中から適宜のもの
を採択すればよい。

【００１４】第１具体化例のセグメント組立装置は、こ
のような構造を備えているので、所定の場所に搬入され
た組立用セグメント２０を把持する場合、適宜、エレク
タリング４を旋回し油圧シリンダ１１を伸縮して、把持
フレーム１２のシールド本体周方向及びシールド本体半
径方向の各位置を調節するとともに、前後駆動機構７の
駆動によりスライドフレーム６を、エレクタリング４に
取り付けた各アーム５で支持しながらシールド本体軸方
向に移動して、ロッド９、吊りビーム１０、油圧シリン
ダ１１等の径方向移動手段を把持フレーム１２と一緒に
シールド本体軸線方向後方に移動する。こうして把持フ
レーム１２を位置決めした後、組立用セグメント２０の
把持のための必要な操作をすると、組立用セグメント２
０を把持フレーム１２で把持することができる。本具体
化例のセグメント組立装置は、このように、軸線方向移
動手段のアーム５を周方向旋回手段の旋回部であるエレ
クタリング４に取り付けて、把持フレーム１２を径方向
移動手段とともに移動させるようにしているため、従来
の装置と同様、シールド本体軸線方向の移動距離を大き
くとることができる。第１具体化例のセグメント組立装
置は、こうした特性を有するタイプの装置において、軸
線方向移動手段を、特に、次に詳述する前後駆動機構７
を用いて構成したことより、軸線方向移動手段の操作時
の機長を、従来のものよりも短縮することができるよう
にした点に最大の特徴がある。

【００１５】そこで、本具体化例の装置の要部である前
後駆動機構７について、図４及び図５を用いて詳述す
る。これらの図において、２２は後記ねじ棒２５を回転
駆動する油圧モータ、電動機等のねじ棒駆動装置、２３
はこのねじ棒駆動装置２２の回転力をねじ棒２５に伝達
するためのカップリング、２４は前述のアーム５に取り
付けられる軸受、２５はこの軸受２４に支承され外周に
雄ねじを刻設したねじ棒、２６はこのねじ棒２５に螺合
する雌ねじを刻設しスライドフレーム６を取り付ける雌
ねじ部材としてのボールねじである。ねじ棒駆動装置２
２は、エレクタリング４又はアーム５のように周方向旋
回手段の駆動により旋回変位する部位に取り付けられ、
本具体化例ではカップリング２３を介してねじ棒２５と
同軸上に配置されている。軸受２４は、一対のアーム５
の各内側に二つずつ前後に間隔を置いて取り付けられ、
ねじ棒２５の両端部を支持している。ねじ棒２５は、各
アーム５の内側に、こうした軸受２４を介してシールド
本体軸線方向に延びるように回転可能に付設されてい
る。ボールねじ２６は、これと螺合関係にあるねじ棒２
５を回転させてもその回転に伴って共回りしないよう
に、スライドフレーム６に回転不能に取り付けられてい
る。本具体化例に関する前後駆動機構７は、こうした構
造からなるので、ねじ棒駆動装置２２によりねじ棒２５
を回転駆動すると、回転不能のボールねじ２６がそのね
じ棒２５の回転によりねじ送りされて前後に移動し、こ
れに随伴してスライドフレーム６を前後に移動させるこ
とができる。すなわち、前後駆動機構７は、ねじ棒２５
とボールねじ２６とからなるいわゆるねじ送り機構によ
り、ねじ棒２５に沿ってスライドフレーム６をシールド
本体軸線に平行に移動させるように構成されている。

【００１６】この第１具体化例に関する前後駆動機構７
の全長を、図４及び図５を用いて、従来のセグメント組
立装置における軸方向駆動用の油圧シリンダ４７の全長
と比較対照し、その効果を明らかにする。まず、図４を
用いて前後駆動機構７の全長について述べると、いま、
図４に示すように、スライドフレーム６の摺動距離すな
わちボールねじ２６の移動ストロークをＳ、ねじ棒駆動
装置２２の機長をＵとした場合、前後駆動機構７の全長
Ｌ_A は、次式で表すことができる。 Ｌ_A ＝Ｓ＋Ｕ＋α なお、前式において、αは、主要部品であるねじ棒駆動
装置２２やねじ棒２５の設置に伴って付随的に設けられ
るカップリング２３や軸受２４等、長さの僅少な付加的
部品の合計の長さであり、その合計の長さαは、移動ス
トロークＳが僅少でない限り、全長Ｌ_A に占める長さの
比率がきわめて小さい。

【００１７】次に、従来のセグメント組立装置における
軸方向駆動用の油圧シリンダ４７の全長につき、図５を
用いて述べると、いま、図５に示すように、支持円筒４
６の摺動距離すなわち油圧シリンダ４７の移動ストロー
クをＳとした場合、油圧シリンダ４７は、ピストンロッ
ド部４７ａ及びシリンダ部４７ｂとも少なくともＳの長
さを要することから、油圧シリンダ４７が伸長したとき
の全長Ｌ_B は、次式で表すことができる。 Ｌ_B ＝２×Ｓ＋β なお、前式において、βは、油圧シリンダ４７のピスト
ンロッド部４７ａ及びシリンダ部４７ｂのうちの移動ス
トロークをＳを確保するのに直接必要な部分以外の部分
の合計の長さであり、その合計の長さβは、移動ストロ
ークＳが僅少でない限り、全長Ｌ_B に占める長さの比率
がαと同様きわめて小さい。

【００１８】油圧シリンダ４７が伸長したときの全長Ｌ
_B は、前後駆動機構７の全長Ｌ_A と比べ、移動ストロー
クＳが短い場合（移動所要推力にもよるが大凡５００ｍ
ｍ以下の場合）には大差が生じないが、その油圧シリン
ダ４７の全長Ｌ_B は、前式から明らかなように移動スト
ロークＳの略二倍であるため、移動ストロークＳを長く
すると、これに応じて倍増し、前後駆動機構７の全長Ｌ
_A に比べて著しく長くなる。したがって、本具体化例に
よれば、軸線方向移動手段を、特に、周方向旋回手段の
旋回部に取り付けるようにして軸線方向移動手段による
シールド本体軸線方向の移動距離を大きくしたタイプの
セグメント組立装置において、軸線方向移動手段の操作
時の機長を従来の装置よりも短縮することのできるセグ
メント組立装置が得られる。その結果、スクリューコン
ベア、作業デッキ等、シールド本体内に他の機器類を設
置する場合に、その機器類の配置が従来の装置のように
著しく制約されるようなことはない。

【００１９】この第１具体化例に関するシールド掘進機
が仮に連続掘進方式のシールド掘進機であったとする
と、図２において、例えば、符号２０ｂで示す位置でセ
グメントの組立てを行う場合、同位置でセグメントの組
立が行えるようにセグメントの１リングの幅分掘進して
組立空間を確保した後、セグメントを組み立てようとす
る位置のシールドジャッキを縮めてそこにセグメントを
組み立てる一方、セグメントを組み立てていない位置の
シールドジャッキは既設セグメントに押し付けて推進を
続ける。そして、こうして当該セグメントを組み立てた
後は、この新たに組み立てられたセグメントにもシール
ドジャッキを押し付けて推進を続行する。連続掘進方式
のシールド掘進機はこうした方式で掘進を進めるため、
エレクタによるセグメントの組立が最初は作業空間最前
方の符号２０ｂの位置で開始されるが、その組立位置
は、掘進を進めるにつれてシールド本体１に対して相対
的に後方にずれて行き、最後は、シールド本体１との相
対関係において、符号２０ａで示す鎖線位置にくること
もある。このため、エレクタは、セグメントの１リング
の幅分はシールド本体軸線方向に移動できるようにする
必要があり、その結果、その移動距離は、通常のシール
ド掘進機で使用するものの２倍以上になる。したがっ
て、第１具体化例のセグメント組立装置は、こうした連
続掘進方式のシールド掘進機に使用した場合、軸線方向
移動手段の操作時の機長を従来の装置よりも著しく短縮
することができ、きわめて有利であるといえる。また、
シールド本体軸線方向の移動距離を大きくとることが必
要な前述の楔形セグメント等の軸方向移動型のセグメン
トを用いる場合にも、従来の装置より有利である。

【００２０】次に、本発明の第２具体化例及び第３具体
化例のセグメント組立装置につき、図６及び図７を用い
て説明すると、両具体化例の装置は、何れも、ねじ棒２
５と同一軸上に配置するようにした第１具体化例の装置
におけるねじ棒駆動装置２２の配置を変更して、このね
じ棒駆動装置２２を、伝動機構を介してねじ棒２５と別
軸上に配置するようにし、これにより、前後駆動機構７
の全長を、ねじ棒駆動装置２２をねじ棒２５と同一軸上
に配置した場合に比べて短縮できるようにしたものであ
る。すなわち、第２具体化例の装置においては、ねじ棒
駆動装置２２の出力側に駆動用平歯車３１ａを設け、ね
じ棒２５の前端部にその平歯車３１ａと噛み合う従動用
平歯車３１ｂを設けるとともに、ねじ棒駆動装置２２を
ねじ棒２５と並列するようにその前端側に配置するよう
にしている。ねじ棒駆動装置２２は、こうした配置にす
ることにより、ねじ棒２５の前端部より前方に突出しな
いようにすることができ、前後駆動機構７の全長を、第
１具体化例の装置よりもねじ棒駆動装置２２の機長分だ
け短縮することができる。また、第３具体化例の装置に
おいては、ねじ棒駆動装置２２の出力側に駆動用傘歯車
３２ａを設け、ねじ棒２５の前端部にその傘歯車３２ａ
と噛み合う従動用傘歯車３２ｂを設けるとともに、ねじ
棒駆動装置２２をねじ棒２５の側よりその前端側に向け
て斜めに配置するようにしている。こうした配置にする
ことにより、第２具体化例の装置と同様、ねじ棒駆動装
置２２がねじ棒２５の前端部より突出するのを抑止する
ことができ、前後駆動機構７の全長を短縮することがで
きる。したがって、第２具体化例及び第３具体化例によ
れば、軸線方向移動手段の操作時の機長を短縮する効果
が著大なセグメント組立装置が得られる。第２具体化例
の装置においては、ねじ棒駆動装置２２をねじ棒２５の
側より斜めに配置するようにしているが、ねじ棒駆動装
置２２を、適宜の伝導機構を介してねじ棒２５に直交さ
せるようにしてもよく、要は、ねじ棒駆動装置２２を、
伝動機構を介してねじ棒２５と別軸上に配置するように
して前後駆動機構７の全長を、第１具体化例の装置に比
べて短縮できるようにすればよい。

【００２１】本発明の第４具体化例のセグメント組立装
置につき、図８及び図９を用いて説明すると、本具体化
例の装置は、第１具体化例の装置における支持部材とし
ての一対のアーム５を、シールド本体の中心部に配置さ
れた横断面リング状の一本のアームに変えるようにした
ものである。すなわち、エレクタリング４に取り付けら
れスライドフレーム６を支持する支持部材としてのアー
ムを、エレクタリング４の内径と同様の径を有するリン
グアーム３５で形成して、その前端をエレクタリング４
に取り付けるようにしている。その場合、リングアーム
３５は、第１具体化例のアーム５とは異なり、一対の各
スライドフレーム６の内側に配置するようにしており、
各スライドフレーム６は、そのそれぞれに設けたリニア
ベアリング８を介して、一本のリングアーム３５の支持
されながら前後に移動するようになっている。また、こ
れに伴って、このスライドフレーム６にシリンダ部を取
り付ける油圧シリンダ１１やこの油圧シリンダ１１のピ
ストンロッド部に取り付けられる吊りビーム１０の両端
部は、スライドフレーム６の外側にくるように配置され
ている。勿論、前後駆動機構７については、第１具体化
例ですでに詳述したのと同様の構造が採用されている。
本具体化例では、セグメントへの裏込め作業や増締め作
業等の付随作業をするための足場を形成するため、図８
に示すように、セグメント組立装置の直ぐ後方に作業デ
ッキ３３を設置している。また、組立用セグメント２０
を既設セグメント２１に対して位置決めして両セグメン
ト２０，２１のボルト孔を一致させた後、両ボルト孔に
ボルトを挿通して締結できるようにするため、把持フレ
ーム１２にはボルト締結装置３４を付設している。本具
体化例の装置は、把持フレーム１２による組立用セグメ
ント２０の把持、周方向旋回手段、軸線方向移動手段及
び半径方向移動手段により把持した組立用セグメント２
０の既設セグメント２１への位置決め、ボルト締結装置
３４による両セグメント２０，２１のボルト結合を、図
示していない制御機構により自動制御して行い、セグメ
ントの組立を自動化できるようにしたセグメント自動組
立装置である。

【００２２】ところで、軸線方向移動手段を、特に、周
方向旋回手段の旋回部に取り付けるようにしたタイプの
セグメント組立装置にあっては、軸線方向移動手段によ
るシールド本体軸線方向の移動距離を大きくとることが
できるため、アームが第１具体化例に示すようなもので
あると、スライドフレーム６を後方に移動してその移動
距離を大きくした場合にアームがたわんで、吊りビーム
１０や把持フレーム１２の位置が予定した位置よりずれ
る恐れがある。すなわち、エレクタリング４の旋回位置
や油圧シリンダ１１の伸縮量が同じでも、スライドフレ
ーム６を後方に大きく移動した場合とそうでない場合と
では、吊りビーム１０や把持フレーム１２の半径方向の
位置や姿勢に微妙な差が生じる。その結果、セグメント
組立装置による組立用セグメント２０の把持、位置決め
やボルトの締結等の操作がやりにくくなり、特に、組立
セグメント２０の正確な位置や姿勢の制御を要する本具
体化例の装置のようなセグメント自動組立装置にあって
は、その操作に支障が生じる。こうしたことから、本具
体化例の装置では、スライドフレーム６を支持する支持
部材としてのアームとしてリングアーム３５を採用し、
これにより、剛性を高めてアームのたわみが少なくなる
ようにしている。また、第１具体化例ですでに詳述した
のと同様の前後駆動機構７を用いて軸線方向移動手段を
構成したことにより、図８に示すように、組立用セグメ
ント２０を特に既設セグメント２１上に搬入載置した
上、把持フレーム１２を１リング以上も後方に大きく移
動して把持でき、しかも、軸線方向移動手段の操作時の
機長を従来のものより短縮して、作業デッキ３３をセグ
メントの組立現場近くに設置できるようにしている。し
たがって、この第４具体化例によれば、軸線方向移動手
段を周方向旋回手段の旋回部に取り付けるようにして、
軸線方向移動手段によるシールド本体軸線方向の移動距
離を大きくしたタイプのセグメント組立装置において、
第１具体化例と同様の効果を発揮し、しかも、組立用セ
グメント２０の把持、位置決め等が正確に行えるセグメ
ント組立装置が得られる。また、本具体化例では、リン
グアーム３５を特にエレクタリング４の内径と同様の径
を有するものとしているため、シールド本体１内におけ
る機器類の配置可能な領域は、第１具体化例と差異はな
く、例えばスクリューコンベアをシールド本体１内に設
置する場合でも、その配置が従来の装置のように著しく
制約されるようなことはない。

【００２３】第１具体化例及び第４具体化例のセグメン
ト組立装置では、スライドフレーム６を左右に一対設
け、そのそれぞれに対応して左右に一対前後駆動機構７
を設けているため、両前後駆動機構７は、左右のスライ
ドフレーム６の移動量を等しくするように駆動する必要
がある。こうしたことから、これらの具体化例では、ね
じ棒駆動装置２２にサーボモータを用い、サーボ機構に
よりサーボモータの回転数を制御して左右のスライドフ
レーム６の移動量が等しくなるようにしている。また、
セグメント組立装置が第４具体化例のように自動組立装
置の場合には、スライドフレーム６をシールド本体軸線
方向に移動させるに際しその位置の制御する必要がある
から、こうした場合に、前記のようなサーボモータを用
いた機構を用いると、そのサーボモータの回転数をサー
ボ機構で制御することによりスライドフレーム６の位置
の制御も行えて、多角的な効果を発揮することができ
る。エレクタリング４に取り付けられシールド本体軸線
方向に延びる支持部材として、第１具体化例や第４具体
化例では一対のアーム５やリングアーム３５を用いてい
るが、この支持部材の役割は、要は、半径方向移動手段
を取り付けたスライドフレーム６をシールド本体軸線方
向に移動できるように支持することにあるから、これに
適うものであれば、その構造や種類は問わない。第１具
体化例や第４具体化例では、半径方向移動手段による半
径方向の移動のガイドとしてロッド９を用いているが、
リニアベアリングであってもよく、その構造や種類は問
わない。

【００２４】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
は、半径方向移動手段を支持してセグメントをシールド
本体軸線方向に平行移動させる軸線方向移動手段を、周
方向旋回手段の旋回部に取り付けるようにしたタイプの
セグメント組立装置を構成する場合、「周方向旋回手段
の旋回部に取り付けられシールド本体軸線方向に延びる
支持部材と、シールド本体軸線方向に移動できるように
支持部材に支持され半径方向移動手段を取り付けたスラ
イドフレームと、雄ねじを有しシールド本体軸線方向に
延びるように回転可能に支持部材に付設されたねじ棒
と、このねじ棒に螺合する雌ねじを有しスライドフレー
ムを取り付けた雌ねじ部材と、ねじ棒を回転駆動するね
じ棒駆動装置とを設けて、軸線方向移動手段を構成する
ようにした」ので、軸線方向移動手段の操作時の機長
を、従来のものよりも短縮することのできるセグメント
組立装置が得られる。本発明を実施する場合、特許請求
の範囲の請求項３の構造を採用すれば、軸線方向移動手
段の操作時の機長を従来のものより短縮するにしても、
その短縮する効果が一層顕著なセグメント組立装置が得
られる。本発明を実施する場合、特許請求の範囲の請求
項５の構造を採用すれば、少なくとも、特許請求の範囲
の請求項１の構造を採用した場合の効果を発揮すること
に加え、組立用セグメントの把持、位置決め等が正確に
行えるセグメント組立装置が得られる。本発明を実施す
る場合、特許請求の範囲の請求項６の構造を採用すれ
ば、少なくとも、特許請求の範囲の請求項１の構造を採
用した場合の効果を発揮することに加え、スライドフレ
ームを一対設けて、各スライドフレームの移動量を等し
くするように移動させることのできるセグメント組立装
置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１具体化例のセグメント組立装置を
シールド本体に設置した状態を示す正面図である。

【図２】図１のII−II線断面図である。

【図３】本発明のセグメント組立装置だけを示す図１の
III−III線断面図である。

【図４】本発明の第１具体化例のセグメント組立装置の
要部の詳細図である。

【図５】図４の装置と比較してその効果を説明するため
の従来のセグメント組立装置の要部の詳細図である。

【図６】本発明の第２具体化例のセグメント組立装置の
要部の詳細図である。

【図７】本発明の第３具体化例のセグメント組立装置の
要部の詳細図である。

【図８】本発明の第４具体化例のセグメント組立装置を
シールド本体に設置した状態を示す縦断面図である。

【図９】図８のIX−IX線断面図である。

【図１０】従来のセグメント組立装置の縦断面図であ
る。

【図１１】図１０のXI−XI線断面図である。

【符号の説明】

１ シールド本体 ４ エレクタリング ５ アーム ６ スライドフレーム ７ 前後方向駆動装置 ８ リニアベアリング ９ ロッド １０ 吊りビーム １１ 油圧シリンダ １２ 把持フレーム ２０ 組立用セグメント ２１ 既設セグメント ２２ ねじ棒駆動装置 ２３ カップリング ２４ 軸受 ２５ ねじ棒 ２６ ボールねじ ３１ａ，３１ｂ 平歯車 ３２ａ，３２ｂ 傘歯車 ３５ リングアーム

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 亀井 健 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内 (72)発明者 草木 貴已 茨城県土浦市神立町650番地 日立建機株 式会社土浦工場内

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セグメントをシールド本体周方向に旋回
   させる周方向旋回手段と、この周方向旋回手段の旋回部
   に取り付けられセグメントをシールド本体軸線方向に平
   行移動させる軸線方向移動手段と、この軸線方向移動手
   段で支持されセグメントをシールド本体半径方向に移動
   させる半径方向移動手段と、この半径方向移動手段に取
   り付けられセグメントを把持する把持手段とを備え、シ
   ールド掘進機に設置されるセグメント組立装置におい
   て、周方向旋回手段の旋回部に取り付けられシールド本
   体軸線方向に延びる支持部材と、シールド本体軸線方向
   に移動できるように支持部材に支持され半径方向移動手
   段を取り付けたスライドフレームと、雄ねじを有しシー
   ルド本体軸線方向に延びるように回転可能に支持部材に
   付設されたねじ棒と、このねじ棒に螺合する雌ねじを有
   しスライドフレームを取り付けた雌ねじ部材と、ねじ棒
   を回転駆動するねじ棒駆動装置とを設けて、軸線方向移
   動手段を構成するようにしたことを特徴とするセグメン
   ト組立装置。
2. 【請求項２】 ねじ棒を回転駆動するねじ棒駆動装置を
   ねじ棒と同一軸上に配置したことを特徴とする請求項１
   のセグメント組立装置。
3. 【請求項３】 ねじ棒を回転駆動するねじ棒駆動装置を
   伝動機構を介してねじ棒と別軸上に配置することによ
   り、ねじ棒駆動装置をねじ棒と同一軸上に配置した場合
   に比べて軸線方向移動手段の全長を短くするようにした
   ことを特徴とする請求項１のセグメント組立装置。
4. 【請求項４】 支持部材がシールド本体径方向に間隔を
   置いて配置された一対のアームであることを特徴とする
   請求項１、請求項２又は請求項３のセグメント組立装
   置。
5. 【請求項５】 支持部材がシールド本体の中心部に配置
   された横断面リング状の一本のアームであることを特徴
   とする請求項１、請求項２又は請求項３のセグメント組
   立装置。
6. 【請求項６】 スライドフレームを一対設け、これに対
   応してねじ棒、雌ねじ部材及びねじ棒駆動装置を一対設
   け、ねじ棒駆動装置にサーボモータを用いてその回転数
   を制御して、両スライドフレームの移動量が等しくなる
   ようにしたことを特徴とする請求項１、請求項２、請求
   項３、請求項４又は請求項５のセグメント組立装置。