JPS6213698A - セグメント組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はシールド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っ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って回転自在に設けられた旋
回輪すと、この旋回輪すの後端部に設けである一対の支
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
ントの把持用フォークｄとから主に構成されている。こ
の把持用フォーク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っている。

即ち、シールド掘進機は、把持用フォークｄで把持した
セグメントを旋回輪すと吊りビームＣとの連動操作によ
ってトンネルの内周壁上の所望箇所に搬送できるように
なっている。

［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っては、
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っ
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った場合等には、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、手間がかかった。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
であった。これらによっ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
案されたものでおり、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１〜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って回動する
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
セグメント把持開溝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ヘセッ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っているところでは
、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、その内周壁に沿って円環状の旋回輪
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。

Ｍｌ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にブラケット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
ってアーチ状の吊りビーム７を一対のガイドロッド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
ドロッド８は吊りビーム７の両端部にそれぞれ設けてあ
って、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を軸方向に摺動ざぜ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
外面部にブラケット１８を介して水平に取付けられた球
頭部１９を有する軸２０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の内面に沿っ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
よって基部バランサ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ッチングと
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をピッ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おる。

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が設けであ
る。この把持部２３は、端部バランサ１１から径方向外
方に突出した回転軸２４の先端部にＴ字状のフック部２
５を形成した回転式係合フックからなり、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である。

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
圧するサポートジャッキ２７が適数側設けである。

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）０にボルト連結す
るためのボルト締結装置２８が適数側設けである。

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って回転
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３２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１雪動自在に取付けまた、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３
７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おる。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おり、
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ット４２との間にチェーン
４３を無軸に掛は渡し、モータＭ２の駆動で回転具４０
を回転させるようにしておる。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１Ｔに配設しである。なお、ボルト締結装置
２８は、そのガイドバー３８８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の伸縮によってナラ上回転具４
０をナツト３２に対して係脱させることができるように
しである。

更に、前記吊りビーム４５の中央部分の外側には、セグ
メント把持用フォーク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であ
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である係合フックをセグメントＳの係合孔２６に
挿入し、係合フックを９０’回転させることにより係台
状懇にする。

次にセグメントＳを吊り上げ、サポートジヤツキ２７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０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って行わ
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
の軸方向移動によって解消され、Ｙ軸方向のずれは旋回
輪２の回転によって解消され、Ｚ軸方向のずれは伸縮シ
リンダ１１による吊りビーム７の径方向移動によって解
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の同時作動によって解消され
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って解消さ
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は作
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２
８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３９゜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３
４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
させることによって行われる。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
前記したロボッ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
グメント把持用フォーク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。

（＋）　　吊りビームに基部バランサを幅方向に移動自
在に設ヒると共に、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。

（Ｕ）　　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。

（ロ）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。

０９　　洞道が直線部から急カーブになった場合にあけ
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ず背
面図、第２図は第１図のＩＩ−ＩＩ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、１６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、２８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は吊りパーム、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って回動する旋回輪
   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。