JP2002295196A - セグメントエレクタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】構造の簡略化とコンパクト化を図ると共に、装
置を縮小化することを可能とし、トンネル坑の形状や高
さ、セグメントの形状や分割数に関わらず各種のセグメ
ント搬送作業及び組立作業を円滑に且つ効率的に行うこ
とを可能にしたセグメントエレクタ装置を提供する。 【解決手段】旋回体(3a)に設けられた作動手段(9) は、
リンク駆動シリンダ(12)と、シリンダ(12)に連結されて
上下動可能な平行リンク機構(13)と、平行リンク機構(1
3)に連結されて、平行リンク機構(13)に対して独立して
上下動可能な昇降シリンダ(11)とを組み合わせた複合作
動機構により構成されている。旋回体(3a)の旋回中心軸
線(l) を、トンネル中心軸(l’) に対して上方に偏位し
て配することができるようになり、セグメント把持時及
び組立時に必要な最大スペースを有する旋回体(3a)の下
方空間が確保でき、旋回体(3a)の上方にはセグメント組
立てに必要な最小スペースのセグメント把持空間が確保
できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の技術分野】本発明はトンネルの内壁に沿って
セグメントを組み立てるセグメントエレクタ装置に係わ
り、特に、構造の簡略化や小型化を図ると共に、トンネ
ル掘進方向の装置全長の縮小化をも図ったセグメントエ
レクタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機による掘進、未施工のセ
グメントの搬入・組立てなどの作業を順次繰り返すこと
によりシールド工法によるトンネル工事が行われる。シ
ールド掘進機により掘削されるトンネル坑は、一掘進の
たびにトンネル内壁面に沿ってリング状にセグメントを
組み立てて、セグメントと地山との間に裏込め材を注入
して固定している。

【０００３】シールド掘進機により掘削されるトンネル
坑をセグメントにより覆工する場合には、例えばセグメ
ント搬送台車等により未施工のセグメントを既設のトン
ネル坑内の所定のセグメント搬入位置に搬入し、シール
ド掘進機の後部に設けられたセグメントエレクタ装置に
より、搬入された未施工のセグメントを把持して所定の
セグメント組立位置に移動する。セグメント組立位置に
到達したセグメントはトンネル内壁面に組み付けられ
る。

【０００４】この種のセグメントエレクタ装置の一例
が、例えば特開平８−１０５２９７号公報や特開平１１
−１７３０９６号公報などに開示されている。上記特開
平８−１０５２９７号公報に開示されたセグメントエレ
クタ装置は、地中を掘進するシールド本体の軸心を旋回
中心として回転する円筒状をなす回転支持部材を介して
シールド本体の後部に旋回可能に取り付けられている。
前記回転支持部材の左右両側には、一対の第１リンク駆
動シリンダにより上端が枢支され、エレクタヘッドをト
ンネルの軸心方向に往復動させる平行リンク機構と、同
平行リンク機構の下端に枢支され、第２リンク駆動シリ
ンダによりエレクタヘッドを上下方向に移動させるリン
ク機構を備えている。エレクタヘッドにはセグメント把
持部が設けられている。

【０００５】セグメントをトンネル内壁面に組み付ける
場合には、未施工のセグメントを既設トンネル内の所定
のセグメント搬入位置に搬入し、前記リンク駆動シリン
ダの伸長動により、前記平行リンク機構を介してエレク
タヘッドを水平状態に維持した状態で、搬入された未施
工のセグメントの上方へと水平移動する。エレクタヘッ
ドがセグメントの上方位置に到達したのち、前記第２リ
ンク駆動シリンダの伸長動によりエレクタヘッドを下降
させ、搬入された未施工のセグメントをセグメント把持
部で把持したのち、前記第２リンク駆動シリンダの収縮
動によりエレクタヘッドを上昇させる。次いで、前記第
１リンク駆動シリンダの収縮動により所定のセグメント
組立位置に向けて水平移動させる。上記回転支持部材を
回転させて、前記セグメントをトンネル周方向にセグメ
ント組立位置まで旋回させてトンネル内壁面に組み付け
る。

【０００６】この従来のセグメントエレクタ装置は、セ
グメント搬入時、平行リンク機構及びリンク機構を介し
てエレクタヘッドをセグメント搬入位置から離間する組
立作業開始位置に待機させる。そのため、セグメント搬
入位置及びセグメント組立位置にも広いスペースが確保
できるため、セグメントの搬入作業が容易に且つ安全に
行えると共に、既設セグメントと新設セグメントの締結
作業なども安全に且つ能率よく行えるという利点等があ
るとしている。

【０００７】一方、上記特開平１１−１７３０９６号公
報に開示されたセグメントエレクタ装置は、地中を掘進
するシールド本体の後部に旋回可能に取り付けられたリ
ング状をなす回転ドラムの後側左右両端部に、前後一対
の第１及び第２油圧シリンダのそれぞれが、上下方向に
所定の距離をおいて平行に配された一対の固定アームを
介して、直列的に連結されている。前記エレクタヘッド
は前記第１油圧シリンダに固設され、前記第１及び第２
油圧シリンダの作動によって、上下方向（トンネル径方
向）に二段階で移動する。そのため、第１及び第２油圧
シリンダの一方を停止させて他方のみを作動させたり、
第１及び第２油圧シリンダの双方を作動させたりするこ
とにより、大径トンネルの覆工にも小径トンネルの覆工
にも同一のエレクタを使って対応できるというものであ
る。従って、断面楕円形や長円形のトンネルを掘削する
際にも、第１及び第２油圧シリンダを適宜作動させてセ
グメントの覆工を行うことができる利点等があるとして
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、シールド掘
進機により掘削されるトンネル坑は、その使用目的によ
って断面形状や高さ等が異なる。一方、トンネル内壁面
に敷設されるセグメントは所要数に分割され、トンネル
断面形状に合わせた各種の形状を有している。セグメン
トの分割数が多い場合には、セグメントの組立工数等が
多く、狭い空間内での作業に多大な労力、手間や時間等
を必要とする。１リング当たりのセグメントの分割数が
少ない場合には、セグメントの組立工数が軽減されるも
のの、一個当たりのセグメント寸法（弧長）が大きくな
り、エレクタを用いて組立中のセグメントが周辺機器や
既設セグメント等と干渉して、狭小空間内での未施工セ
グメントの組立位置への搬送やトンネル内壁面への組付
け等が困難となる。

【０００９】組立中のセグメントの既設セグメント等へ
の干渉を防止するには、セグメントを極力高い位置まで
（すなわちトンネル中心に近い位置まで）持ち上げて旋
回させることのできるエレクタを用いる必要があるが、
一般的にトンネル径方向の動きの大きなエレクタを得よ
うとすればエレクタ装置自体が大型化してしまい、やは
り干渉の問題が生じてしまう。

【００１０】トンネル坑の底面に敷設されるセグメント
の一例として、下水道等のトンネル覆工に対応して内周
面に張出した平坦面部を有したインバート付きセグメン
トがある。このインバート付きセグメントを既設トンネ
ル内の所定のセグメント搬入位置に搬入するため、例え
ば既設セグメントリング上に積載すると、セグメントエ
レクタ装置のセグメント把持空間が狭くなる。このた
め、未施工のセグメントとの間のクリアランスを充分に
確保することができず、上述のごとくセグメントエレク
タ装置が既設セグメント等と干渉して、狭小空間内での
セグメントの組立位置への搬送はおろか、把持すら不可
能となりやすく、トンネル内壁面への組付けが困難とな
る。

【００１１】また、キーセグメントを、トンネル径方向
の挿入でなく、トンネル軸方向に挿入することによっ
て、１リングのセグメントの組立てを完了する、いわゆ
る軸挿入タイプのセグメントがある。このような軸挿入
タイプのものにおいては、キーセグメントは、断面形状
が平面視で略台形をなすと共に、端面がトンネル軸心方
向にみて略扇形をなしており、このセグメントは切羽側
（シールド掘進方向）が長く、切羽側と反対側のトンネ
ル後側が短くなっており、既設のセグメントにトンネル
軸心方向に挿入されてトンネル内壁面に組み付けられ
る。

【００１２】このセグメントを使用してシールド掘進機
により掘削されるトンネル坑を覆工する場合には、単に
未施工のセグメントをトンネル内壁面に内側から押し付
けるだけで組み付けることはできないため、未施工のセ
グメントを把持したエレクタヘッドを所定のセグメント
組立位置に向けて移動させたのち、エレクタヘッドを切
羽側へ小距離移動させて未施工のセグメントを切羽側に
引き込むと共に、トンネル内壁面に押し付け、既設のセ
グメント間の空間に嵌合させて組み込む。次いで、シー
ルドジャッキを作動して未施工のセグメントを既設セグ
メントリングの前面まで押し込んで最終的な組み付けを
行う。

【００１３】このようなセグメントの組付けの場合に
は、シールド掘進機の機長（セグメト組立部分の長さ）
は、既設セグメントの幅に未施工セグメントの切羽側へ
の引込量を越える値を加えた寸法を考慮して設計され
る。このため、シールド掘進機のセグメント組立部分の
長さは、少なくともセグメントの幅寸法に等しい移動ス
トロークに、少なくとも切羽側への引込量に等しい既設
セグメントリングの端面までの移動ストロークを加えた
長さを必要とする。

【００１４】前述の特開平１１−１７３０９６号公報に
開示されたセグメントエレクタ装置は、既述したように
回転ドラムに対してエレクタヘッドを共通のトンネル径
方向へ移動する第１及び第２油圧シリンダを所定の間隔
をもって直列的に連結しているため、油圧シリンダを１
段とする一般的なセグメントエレクタ装置よりは小型化
できる。しかし、このような構造では、駆動機構やその
構成部材が複雑化すると共に、第１シリンダ、第２シリ
ンダ、及びエレクタヘッドの上下移動ガイド部材などが
ネックとなり、セグメントエレクタ装置の小型化には限
界がある。

【００１５】一方、上記特開平８−１０５２９７号公報
に開示されたセグメントエレクタ装置は、平行リンク機
構と、同平行リンク機構の下端に枢支されたリンク機構
とを併用している。前述の特開平１１−１７３０９６号
公報に示されたセグメントエレクタ装置と較べると、セ
グメントエレクタ装置が待機状態にあるときには平行リ
ンク機構及びリンク機構を縮小でき、セグメントエレク
タ装置の構造を簡単に且つコンパクトに構成できる。

【００１６】しかし、セグメントを上下方向に移動させ
るための上記リンク機構は、上記第２リンク駆動シリン
ダを介して円弧軌道上を動くため、エレクタヘッドがセ
グメントを所定の組立位置にあってトンネルの内壁面に
向けて直線的に移動させることができない。トンネル径
方向（上下方向）の動きを大きくしようとした場合に
は、自ずとトンネル軸方向の無駄な動きも大きくなって
しまうため、その分シールド掘進機のセグメント組立部
分の長さを大きくする必要がある。シールド掘進機の機
長が長くなれば、その分大きな発進立坑を必要として不
経済であるばかりか、シールド掘進機の曲線施工性能に
も悪影響を及ぼす。前述した軸方向挿入タイプのセグメ
ントに対応したシールド掘進機の場合は、ただでさえ機
長が長くなってしまうため、このことは非常に問題とな
る。また、トンネル軸方向の無駄な動きが必然的に生じ
るために、実施工のセグメントを既設セグメント間の組
付空間に移動させるための操作が煩雑なものとなってし
まう。これを回避するためには、上記第１リンク駆動シ
リンダに、エレクタヘッドの移動量を補正する機構等を
設けることが必要となり、構造が複雑化することと相挨
って大型化してしまう。

【００１７】近年は、トンネル坑の形状や高さに加え
て、トンネル内壁面に敷設されるセグメントの形状が複
雑化し、その分割数も大幅に少なくなり、多種多様なト
ンネル坑の覆工が要求されるようになり、その結果、セ
グメントエレクタ装置に課される制約が増えてきてい
る。上記各公報に記載されたセグメントエレクタ装置
に、これらの要求に応えることを期待することができ
ず、さらに一層の装置の小型化や縮小化などが望まれ
る。

【００１８】本発明は、上記要求に応えるべくなされた
ものであり、その具体的な目的は、構造の簡略化とコン
パクト化を図ると共に、装置を縮小化することを可能と
し、トンネル坑の形状や高さ、セグメントの形状や分割
数に関わらず各種のセグメント搬送作業及び組立作業を
円滑に且つ効率的に行うことを可能にしたセグメントエ
レクタ装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段及び作用効果】本件請求項
１に係る発明は、トンネルの内壁に沿ってセグメントを
組み立てるセグメントエレクタ装置であって、シールド
本体の後部に配され、前記トンネル内を旋回可能な旋回
体と、同旋回体に設けられ、前記セグメントを把持して
少なくともトンネル径方向に移動自在なセグメント把持
部と、同セグメント把持部の作動手段とを備えてなり、
前記旋回体の旋回中心が、前記トンネルの中心軸に対し
て上方に偏位して配されてなることを特徴とするセグメ
ントエレクタ装置にある。

【００２０】本発明のセグメントエレクタ装置は、例え
ばインバート付きセグメントのごとき異形断面形状をも
つセグメント等の施工に好適であって、シールド本体の
後部に配されてトンネル内を旋回可能な旋回体に、セグ
メント搬入位置にて搬入されている新たなセグメントを
把持して、これをセグメント組立位置の前方への引込み
位置まで移動するセグメント把持部を有している。これ
らの移動は、同セグメント把持部の作動手段によりなさ
れる。

【００２１】本発明によれば、トンネルの中心軸に対し
て旋回体の旋回中心を上方に偏位させることにより、セ
グメント搬入位置と、セグメント組立位置よりも前方の
セグメント引込位置との間の狭小なトンネル空間を広く
して、前記セグメント把持部の作動手段によるトンネル
径方向の移動ストロークに余裕をもたせるようにしてい
る。

【００２２】なお、かかる構成を備えたセグメントエレ
クタにあっては、装置全体の小型化が要求されるが、そ
の手法としては、実開昭５５−７６３００号公報、或い
は特開平８−１０５２９７号公報のようなリンク式のも
の、特開平１１−１７０３００号公報のようにシリンダ
を複数段並列に配置したもの、又は後述するリンクとシ
リンダとの複合タイプの作動手段が適用できる。

【００２３】このような小型化できるセグメントエレク
タ装置において、前記旋回体の旋回中心を、前記トンネ
ルの中心軸に対して上方に偏位して配することにより、
セグメントの把持及び組立時に最大限のスペースを必要
とする旋回体の下方のスペースが確保され、しかも旋回
体の上方にはセグメントの組立てに必要な最小限のスペ
ースを有するセグメント把持空間が確保できる。

【００２４】近年、トンネル施工にあたってその効率化
が強く要求されるようになり、トンネル内壁面に敷設さ
れるセグメントの形状等が複雑化すると共に、そのセグ
メントの分割数を大幅に少なくして、一個当たりのセグ
メント寸法を大きくして、その組立て回数を減らすよう
な努力がなされてきている。本発明にあっては、前記要
求に応えるべく、前述のごとく、前記セグメント把持部
の作動手段の構造を小型化すると共に、トンネルの中心
軸に対して前記旋回体の旋回中心を上方に偏位させてい
るが、かかる構成を採用することにより、更に多種多様
な直線施工や曲線施工によるトンネル覆工に効果的に使
用することができ、旋回体の狭小な作動空間内で、円滑
に且つ効率的なセグメント把持作業、セグメント搬送作
業及びセグメント組立作業等が実現できる。前記複合作
動機構には、更にセグメント把持部をトンネルの前後方
向に独自に移動させるための、例えば油圧シリンダを含
ませる場合もある。

【００２５】請求項２に係る発明にあっては、トンネル
の内壁に沿ってセグメントを組み立てるセグメントエレ
クタ装置であって、シールド本体の後部に配され、前記
トンネル内を旋回可能な旋回体と、同旋回体に設けら
れ、前記セグメントを把持して少なくともトンネル径方
向に移動自在なセグメント把持部と、同セグメント把持
部の作動手段とを備えてなり、前記作動手段は、前記旋
回体に設けられたリンク駆動シリンダ、及び同シリンダ
に連結され、上下方向に移動可能な平行リンク機構を有
するリンク駆動部と、前記平行リンク機構に連結され、
同平行リンク機構に対して独立して上下動可能な昇降シ
リンダとにより、複合して作動する機構を有し、前記セ
グメント把持部が前記昇降シリンダに連結されてなるこ
とを特徴としている。

【００２６】リンク駆動シリンダの一端は旋回体に上下
方向に回動自在に支持され、前記平行リンク機構は二点
を静止対偶点として旋回体に枢支され、他の二点を動対
偶点とされた平行四辺形状の平行リンクからなり、前記
動対偶点の一つが前記リンク駆動シリンダの他端に枢支
され、他の動対偶点と共に上下方向に平行に移動するよ
うに構成される。一方、上記昇降シリンダは、前記平行
リンク機構の動対偶点同士を連結するリンクに連結さ
れ、独立して上下方向に伸縮する。

【００２７】本発明の複合作動機構を採用すると、以下
に記載するような上記公報に開示された複合作動機構以
上の小型化と合理的な動きとが得られる。すなわち、本
発明による複合作動機構の動きについて簡単に述べる
と、リンク駆動シリンダを駆動させることにより、平行
リンク機構に連結された昇降シリンダが所定の上下距離
間を移動すると共に、昇降シリンダは、平行リンクに支
持された状態で独自に上下方向に伸縮する。

【００２８】前記エレクタヘッドは平行リンク機構の作
動による上下移動距離に加えて、昇降シリンダの伸縮動
に応じた上下距離を移動することができるため、セグメ
ントの組立てに必要な最大限の上下動が確保できると共
に、平行リンク機構及び昇降シリンダを最小の作動位置
とする極めてコンパクトな待機姿勢とすることができ
る。

【００２９】特に、前記リンク駆動シリンダと平行リン
ク機構との組み合わせは、前記旋回体の機長の範囲内に
おいて、限られた狭小なセグメント把持空間内で、前記
リンク駆動シリンダの小さい作動ストロークにより、前
記平行リンク機構を大きい移動ストロークで上下動させ
ることができる。前記平行リンク機構が大きい移動スト
ロークで上下動するため、前記昇降シリンダでは、相対
的に小さな作動ストロークにより、前記エレクタヘッド
を上下動させることができるようになり、昇降シリンダ
のストローク長も短くすることが可能となる。

【００３０】また、逆に、平行リンク機構による移動ス
トロークは、昇降シリンダにより補われて小さくするこ
とができるため、リンク動作による無駄なトンネル軸方
向の動きも最小限に抑えることができる。これにより、
機長の増加を防ぐことができ、特に軸挿入タイプのセグ
メントに対応したシールド掘進機に好適である。更に、
未施工のセグメントを既設のセグメント間の所定の位置
に嵌め込む段階では、昇降シリンダのみを作動すれば、
トンネル軸方向の無駄な動きは発生せず、位置合わせ操
作が煩雑になることもない。

【００３１】従って、本発明によれば、セグメント組立
に必要な上下動が可能な上に極めてコンパクトな姿勢を
とることができ、さらにトンネル軸方向の無駄な動きが
少ないエレクタ装置を得ることができる。

【００３２】請求項３に係る発明は、トンネルの内壁に
沿ってセグメントを組み立てるセグメントエレクタ装置
であって、シールド本体の後部に配され、前記トンネル
内を旋回可能な旋回体と、同旋回体に設けられ、前記セ
グメントを把持して少なくともトンネル径方向に移動自
在なセグメント把持部と、同セグメント把持部の作動手
段とを備えてなり、前記作動手段は、前記旋回体に設け
られたリンク駆動シリンダ、及び同シリンダに連結さ
れ、上下方向に移動可能な平行リンク機構を有するリン
ク駆動部と、前記平行リンク機構に連結され、同平行リ
ンク機構に対して独立して上下動可能な昇降シリンダと
により、複合して作動する機構を有してなり、前記旋回
体の旋回中心が、前記トンネルの中心軸に対して上方に
偏位して配されてなることを特徴としている。

【００３３】本発明によれば、上記請求項２に係る発明
と同様に、トンネル軸方向の無駄な動きが少なく、か
つ、セグメント組立に必要な上下動が可能な上に極めて
コンパクトな姿勢をとることができるエレクタ装置を得
ることができる。

【００３４】このようにエレクタ装置が極めてコンパク
トな姿勢をとれるために、前記旋回体の旋回中心を、前
記トンネルの中心軸に対して上方に偏位して配すること
が可能になり、前記旋回体の機長の範囲内において、限
られた狭小なセグメント把持空間をトンネル径方向に、
前記リンク駆動シリンダ及び昇降シリンダの複合駆動に
より、前記セグメント把持部に必要な移動ストロークが
確保され、機長が不必要に長くなることもなく、同時に
セグメント把持部を所定ストローク前後に移動可能にす
れば、特殊形態のセグメントに対しても、或いはセグメ
ントの組立て数が減少しても、セグメントの把持作業、
搬送作業及び組立作業等が円滑に且つ効率的に行うこと
ができるようになる。従って、この構造は弧長の長い、
インバート付きのしかも軸挿入タイプのセグメントを組
み立てるのに非常に有用である。

【００３５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて具体的に説明する。図１は本発明
の代表的な実施形態である伸長状態にあるときのセグメ
ントエレクタ装置を示す側面図、図２は収縮状態にある
ときのセグメントエレクタ装置を示す側面図であり、図
３は図１のセグメントエレクタ装置の背面図である。

【００３６】図１において、符号１はシールド掘進機の
シールド本体である。このシールド本体１の後部の内周
面には、複数のシールドジャッキ２，…，２が固定され
ている。シールド本体１の後部には、セグメントエレク
タ装置３、旋回体旋回用の旋回モータ４や排土管５など
の掘進設備が設置され、その後方にセグメント組立スペ
ースを有している。シールド本体１の後端にはテールシ
ール６が設けられている。

【００３７】シールド本体１の前部には、図示せぬカッ
タヘッドモータにより回転駆動される同じく図示を省略
したカッタヘッドが設けられている。同カッタヘッドに
より掘削された土砂類は、シールド本体１の前部に設け
られた図示せぬチャンバ内に取り込まれたのち、排土管
５から後方に向けて排出される。

【００３８】立坑から発進したシールド本体１がシール
ドジャッキ２により推進すると、シールド本体１は、図
１において左方である推進方向（切羽側）にトンネルを
掘削していく。シールド本体１が１回の掘進を終了する
と、セグメントエレクタ装置３により、新たに掘削され
たトンネルの部分に所要数のセグメントＳをリング状に
順次組み立てて覆工がなされたトンネルが築造される。
このセグメントリングを組み立てたのち、組み立てられ
たセグメントリングと地山との間に裏込め注入が行われ
る。

【００３９】前記シールド本体１の中間部には、円盤状
のガーダ１ｂが設けられている。このガーダ１ｂには、
その中心軸線Ｌ’から上方に所定の距離ｄだけ偏位させ
た中心軸線Ｌをもつ排土管５等が挿通される円孔１ｃを
穿設している。その円孔１ｃの周辺部には、略円筒をな
す旋回体３ａの一端をトンネル後方に突出させて、その
基端が、円孔１ｃの中心軸線Ｌを旋回中心として、軸受
け７を介して旋回自在に支持されている。

【００４０】この旋回体３ａの旋回中心軸線Ｌを前記円
盤状のガーダ１ｂの中心軸線Ｌ’に対して偏位させる点
は、本発明の特徴部の一部をなしている。前記軸受け７
の外輪の外周には、リングギヤ７ａが形成されている。
このリングギヤ７ａには、前記ガーダ１ｂに取付けられ
た旋回モータ４のピニオン４ａが噛合され、その旋回モ
ータ４の回転駆動により、旋回体３ａが旋回するように
なっている。

【００４１】シールド本体１の後部に設置された旋回体
３ａは、セグメントＳを把持するセグメント把持部１７
を前後摺動自在に支承するエレクタヘッド８と、セグメ
ント把持部１７をトンネル径方向（上下方向）及びトン
ネル前後方向に移動させる作動手段９とを備えている。
この作動手段９も、本発明の特徴部の一部をなしてい
る。本実施形態にあって、同作動手段９は、リンク駆動
部１０と、同リンク駆動部１０に直結され、同リンク駆
動部１０に対して独立して上下動（トンネル径方向）可
能な昇降シリンダ１１等とを組み合わせた複合作動機構
と、同複合作動機構とは独立してセグメント把持部１７
をトンネル前後方向に移動させるためのセグメント把持
部駆動機構１８とを有している。

【００４２】前記作動手段９は、前記複合作動機構を備
えることにより小型化して、セグメント把持部１７のト
ンネル径方向に必要なストロークで伸長すると共に、ト
ンネル掘進時には他の周辺作業機器と干渉しない極めて
コンパクトな待機姿勢となるように収縮する。上述した
ように、トンネル中心軸に対して旋回体３ａの旋回中心
をトンネル中心に対して上方に偏位させることにより、
セグメント搬入位置とセグメント組立位置よりも前方の
セグメント引込位置との間の狭小なトンネル空間を広く
利用できるようになり、たとえ小径トンネルであっても
前記作動手段９のセグメント把持部１７のトンネル径方
向の移動ストロークに余裕ができる。

【００４３】本実施形態は、軸挿入タイプのセグメント
に対応したシールド掘進機のセグメントエレクタ装置３
を示しており、エレクタヘッド８のセグメント把持駆動
シリンダ１８によるトンネル前後方向の移動ストローク
は、セグメント搬入位置からセグメント組立位置までの
前後方向の距離と、キーセグメントの軸方向挿入代とを
見込んだものとなっている。

【００４４】前記作動手段９のリンク駆動部１０は、リ
ンク駆動シリンダ１２と平行リンク機構１３とを備えて
いる。このリンク駆動部１０は、旋回体３ａの左右両側
部に設けられており、旋回体３ａの機長の範囲内におい
て、セグメント搬入位置とセグメント組立位置の前方寄
りのセグメント引込位置との間にあって、図１に示す伸
長状態にあるときセグメントＳの把持及び組立てに好適
な形態となり、図２に示す収縮状態にあるときには、最
もコンパクトな形態となる。

【００４５】前記平行リンク機構１３は第１〜第４リン
ク１３ａ〜１３ｄの端部間をピン結合させて、各リンク
１３ａ〜１３ｄが相対的に回動可能とした平行四辺形を
なす平行リンクからなり、第１及び第２リンク１３ａ，
１３ｂのトンネル前方側端部に配される第３リンク１３
ｃを旋回体３ａに固設して、第１及び第２リンク１３
ａ，１３ｂのトンネル前方側端部を静止対偶点としてい
る。従って、第１及び第２リンク１３ａ，１３ｂの自由
端は動対偶点となる。

【００４６】前記リンク駆動シリンダ１２はトラニオン
形シリンダからなり、そのロッド端が旋回体３ａの前部
寄りに固着されたシリンダ支持ブラケット１３ｅにピン
を介して回動自在に枢着されると共に、単一の連結部材
１４にトラニオン連結された前記リンク駆動シリンダ１
２の本体が、第１リンク１３ａの両端部と前記連結部材
１４を介して連結されている。

【００４７】前記リンク駆動シリンダ１２が完全に伸長
したとき、各リンク１３ａ，１３ｂは、図１に示すよう
に、トンネル後方下側に向けて傾斜するようになる。ま
た、リンク駆動シリンダ１２が完全に収縮した状態にあ
るとき、各リンク１３ａ，１３ｂは、図２に示すごと
く、トンネル後方上側に向けて傾斜した姿勢を維持す
る。リンク駆動シリンダ１２と平行リンク機構１３とを
備えることにより、リンク駆動シリンダ１２の小さい作
動ストロークにより、平行リンク機構１３を大きい移動
ストロークで上下動させることができる。

【００４８】前記平行リンク機構１３の上記第４リンク
１３ｄの後方端部には、筒状をなす案内部材１５を介し
て第４リンク１３ｄと平行に昇降シリンダ１１の本体が
連結固定されている。この案内部材１５の内部には、前
記昇降シリンダ１１の伸縮方向と同一方向に摺動する案
内ロッド１６が嵌挿されている。前記昇降シリンダ１１
のロッド端及び案内ロッド１６の下端は、エレクタヘッ
ド８の上部にそれぞれ連結固定されている。前記リンク
駆動シリンダ１２の伸縮により、平行リンク機構１３に
連結された昇降シリンダ１１を所定の上下距離間を移動
させると共に、同昇降シリンダ１１は、平行リンク機構
１３の第４リンク１３ｄに支持された状態で独自に上下
方向に伸縮するようになっている。

【００４９】前記リンク駆動シリンダ１２と平行リンク
機構１３との組合せは、上述したごとく、リンク駆動シ
リンダ１２の小さい作動ストロークにより、平行リンク
機構１３を大きいストローク長で上下動させることがで
き、これに昇降シリンダ１１の上下ストロークを加える
ことにより、エレクタヘッド８を更に大きく上下動させ
ることができると共に、平行リンク機構１３又は昇降シ
リンダ１１を単独に駆動することにより、小さなストロ
ークでエレクタヘッド８を上下させることもできる。

【００５０】リンク駆動シリンダ１２及び昇降シリンダ
１１を最も収縮させることにより、昇降シリンダ１１及
び平行リンク機構１３からなる複合作動機構を極めてコ
ンパクトな待機状態とすることができる。しかも、リン
ク自体もそれほど大型のものとはならないため、リンク
動作によるトンネル軸方向の無駄な動きも最小限にとど
められ、もって、シールド掘進機の機長の増大を防ぐこ
とができる。

【００５１】本実施形態の作動手段９を、以上のごとく
構成された前記リンク駆動シリンダ１２、前記平行リン
ク機構１３、前記昇降シリンダ１１からなる複合作動機
構に加えて前記把持駆動機構１８などを組み合わせた作
動機構としたことにより、装置全体を小型化でき、旋回
体３ａの旋回中心をトンネル中心軸に対して上方に偏位
して配することができるようになり、セグメント把持時
及び組立時に最大限のスペースを必要とする旋回体３ａ
の下方の空間を確保することができると共に、旋回体３
ａの上方にはセグメント組立てに必要な最小限のスペー
スを有するセグメント把持空間が確保できる。

【００５２】前記昇降シリンダ１１のロッド端及び案内
ロッド１６のロッド端に連結固定されたエレクタヘッド
８は箱型をなしており、同エレクタヘッド８のトンネル
前方側端部には、本発明の作動手段９の一部を構成する
前後駆動用のセグメント把持駆動機構１８が設けられて
いる。本実施形態にあっては、このセグメント把持駆動
機構１８として、前記セグメント把持部１７を前後摺動
自在に移動させるセグメント把持駆動モータ１８ａを備
えている。

【００５３】すなわち図１において、セグメントＳを把
持するセグメント把持部１７を前後摺動自在に支承する
エレクタヘッド８のトンネル前方側端部には、同セグメ
ント把持部１７をトンネル前後方向に移動させるセグメ
ント把持駆動モータ１８ａが設けられている。同モータ
１８ａの駆動軸には、エレクタヘッド８の下部に水平に
支承されたボールねじ１８ｂが回転自在に連結されてい
る。同ボールねじ１８ｂにはボールナット１８ｃが螺合
されており、同ボールナット１８ｃの外周面には、エレ
クタヘッド８の幅方向に延在する略箱型をなす摺動体１
８ｄが固設されている。同摺動体１８ｄの両端部には、
所定の間隔をおいてセグメント把持部１７，１７が垂下
支持されている。

【００５４】この把持駆動モータ１８ａは、上記リンク
駆動部１０及び昇降シリンダ１１に対して独自に作動す
る。この把持駆動モータ１８ａの回転駆動により、前記
ボールねじ１８ｂを回転させ、前記摺動体１８ｄに設け
られたボールナット１８ｃを介してセグメント把持部１
７がトンネル軸方向に往復動するようになっている。

【００５５】この実施形態によれば、セグメント把持部
１７が、セグメント把持駆動モータ１８ａをもってトン
ネル前後方向に移動するように構成したため、エレクタ
ヘッド８の全長をコンパクトに納めることができる。

【００５６】図４は、本発明の上記実施形態に適用され
るセグメント把持駆動機構１８の変形例を示している。
この変形例にあって、上記実施形態であるセグメント把
持駆動機構１８と異なるところは、セグメント把持駆動
モータ１８ａに代えて油圧シリンダを採用している点に
ある。従って、以下の説明は油圧シリンダであるセグメ
ント把持駆動シリンダ１９を中心に説明する。なお、上
記実施形態のセグメントエレクタ装置３と実質的に同様
の部材には図１に付した符号と同一の符号を付してい
る。

【００５７】本変形例にあっては、前記把持駆動シリン
ダ１９がエレクタヘッド８のトンネル前方側端部に水平
に固設されている。同把持駆動シリンダ１９は、上記把
持駆動モータ１８ａと同様に、上記リンク駆動部１０及
び昇降シリンダ１１に対して独自に作動する。エレクタ
ヘッド８の内部には、前記把持駆動シリンダ１９のロッ
ドが伸縮自在に配されている。同把持駆動シリンダ１９
のロッドには、セグメントＳを把持するセグメント把持
部１７が垂下支持されている。このセグメント把持部１
７は、前記エレクタヘッド８の下部に突出して配されて
おり、セグメントＳをセグメント搬入位置とセグメント
組立位置よりも前方の引込位置との間を往復動するよう
になっている。

【００５８】次に、上記のごとく構成された実施形態で
あるセグメントエレクタ装置３の作動を図５〜図８を参
照して説明する。ここで、断面形状が円形をなすトンネ
ルに組み付ける４種類のセグメントＳ１〜Ｓ４を１セグ
メントリング分とする。トンネルの底面に敷設されるセ
グメントＳ１の一例として、内周面に張出した平坦面部
を有しており、同平坦面部の中央部にトンネルの軸心に
沿って連続する下水道等の排水のための単一の排水溝が
形成された断面異形状のインバート溝付きセグメントＳ
１を使用する。

【００５９】また、インバート溝付きセグメントＳ１に
接合される他のセグメントＳ２〜Ｓ４の一例として、断
面形状が平面視で略四角形をなすと共に、端面がトンネ
ル軸心方向にみて略扇形をなすセグメントＳ２、断面形
状が平面視で略直角台形をなすと共に、端面がトンネル
軸心方向にみて略扇形をなすセグメントＳ３を使用す
る。そして、１セグメントリングの最後に組み立てるキ
ーセグメントＳ４は、断面形状が平面視で略直角台形を
なすと共に、端面がトンネル軸心方向にみて略扇形をな
す軸挿入タイプのキーセグメントＳ４を使用する。

【００６０】図５はセグメントＳ１をトンネル内壁面に
組み立てる組立手順の一例を表し、図６及び図７はセグ
メントＳ２（Ｓ３）をトンネル内壁面に組み立てる組立
手順の一例を示しており、図８はキーセグメントＳ４を
トンネル内壁面に組み立てる組立手順の一例を示してい
る。

【００６１】いま、セグメントエレクタ装置３は、図２
に示す収縮した待機状態にある。各セグメントＳ１〜Ｓ
４を使用してシールド本体１の掘進により後方に形成さ
れたトンネル内壁面に組み付ける際には、先ず、図示せ
ぬセグメント搬送台車等にて新たに組み立てるべき未施
工のセグメントＳ１〜Ｓ４を既設セグメントＳ１上のセ
グメント搬入位置に搬入する。

【００６２】次に、シールド本体１の後部に設けられた
旋回モータ４の回転駆動により旋回体３ａを所望の方向
に旋回させながら、図２に示すセグメント組立位置に待
機した旋回体３ａのセグメント把持部１７が、エレクタ
ヘッド８の把持駆動モータ１８ａ又は同シリンダ１９の
駆動によってセグメント搬入位置に向けて水平移動す
る。セグメント把持部１７がセグメント搬入位置に到達
したのち、そのセグメント把持部１７のエレクタヘッド
８が、昇降シリンダ１１に伴って下降する。次いで、セ
グメント把持ピンを挿入して、図５（ａ）に示すように
セグメント把持部１７をセグメントＳ１に把持させ、更
に振止めジャッキをセグメントＳ１側に伸長させてセグ
メントＳ１を固定する。

【００６３】次に、昇降シリンダ１１を収縮させて、エ
レクタヘッド８を上昇させる。図５（ｂ）に示すよう
に、エレクタヘッド８の把持駆動モータ１８ａ又は同シ
リンダ１９を切羽側に収縮させて、セグメント把持部１
７により把持されたセグメントＳ１を切羽側のセグメン
ト組立位置へ水平移動させる。

【００６４】セグメントＳ１がセグメント組立位置に到
達したのち、図５（ｃ）に示すように、旋回モータ４の
回転駆動により旋回体３ａを所望の方向に旋回させ、リ
ンク駆動シリンダ１２の伸長動作に伴い平行リンク機構
１３を介してエレクタヘッド８を下降させる。次に、平
行リンク機構１３に連結された昇降シリンダ１１の伸長
に伴ってエレクタヘッド８を下降させる。続いて、エレ
クタヘッド８の把持駆動シリンダ１９をフリーな状態と
したうえで、セグメントＳ１に対応するシールドジャッ
キを伸長させ、この新たなセグメントＳ１を既設セグメ
ントリングＳの前端面に押し付けて組付けを行う。

【００６５】次に、図６及び図７に示すように、旋回モ
ータ４の回転駆動により旋回体３ａを旋回させたり、作
動手段９によりセグメント把持部１７を上下方向、前後
方向等に移動させながら、上述したセグメントＳ１の組
立手順と同様の操作を順次繰り返すことにより、所定の
セグメント組立位置に新たなセグメントＳ２，Ｓ３の接
合端面を先に敷設したセグメントＳ１の左右両側の接合
端面にそれぞれ組み付ける。

【００６６】ここで、既述したように、１セグメントリ
ングの最後に組み立てるキーセグメントＳ４は、断面形
状が平面視で略直角台形をなすと共に、端面がトンネル
軸心方向にみて略扇形をなしており、しかも、切羽側に
長く、切羽側と反対側のトンネル後方に短くされた状態
で既設セグメントＳ２及びＳ３の間の空所にトンネル軸
方向に挿入嵌合してトンネル内壁面に組み付けられる。
このため、セグメントＳ２及びＳ３の間のトンネル軸方
向逆扇形状をなす空所に、単にキーセグメントＳ４をト
ンネル内壁面に押し付けるだけで組み付けることはでき
ない。

【００６７】そこで、上述したセグメントＳ２，Ｓ３の
組立手順と同様に、キーセグメントＳ４を把持したセグ
メント把持部１７を、セグメント組立位置に向けて移動
させたのち、図８に示すように、エレクタヘッド８の把
持駆動モータ１８ａ又は同シリンダ１９を作動させて、
セグメント把持部１７を切羽側にキーセグメントＳ４を
セグメントＳ２及びＳ３に押し込むことができる距離
（キーセグメントＳ４の軸方向挿入代）だけ引き込む。
キーセグメントＳ４を切羽側に引き込んだのち、キーセ
グメントＳ４をトンネル径方向に移動させ、トンネル内
壁面に押し付ける。ここで、既述したごとくシールドジ
ャッキ２を作動してキーセグメントＳ４を既設セグメン
トリングＳの前端面に押し付けて最終的な組付けを行
う。

【００６８】このように、１セグメントリングの最後に
組み立てるキーセグメントＳ４の組付けの際には、上記
複合作動機構を備えることにより、セグメント把持部１
７が既設セグメントＳ２，Ｓ３の幅寸法にキーセグメン
トＳ４の切羽側への引込量を加えた移動ストロークを確
保すると共に、旋回体の上方にはセグメントの組立てに
必要な最小限のスペースを有するセグメント把持空間が
確保できる。

【００６９】１セグメントリング分のセグメントＳ１〜
Ｓ４の組立てが完了したのち、組立ての完了したセグメ
ントＳ１〜Ｓ４の前面にシールドジャッキ２を当接し、
再びシールド本体１を推進させて掘進を開始する。シー
ルド本体１が１ピッチ分の掘進を終了するごとに、セグ
メントエレクタ装置３により１セグメントリング分の上
記組立操作を繰返してトンネル覆工を行う。

【００７０】本実施形態によれば、軸挿入タイプのセグ
メントに対応しており、シールド掘進機の機長を極力短
くしたいという要求があること、及びセグメントの弧長
が長くセグメントエレクタ装置３を極めて小型に形成し
なければならないことという二つの制約により、リンク
式とシリンダ式との複合作動機構を採用したが、これに
限らず様々な機構を用いることができる。例えば、実開
昭５５−７６３００号公報のようにリンク式としてもよ
く、また特開平１１−１７３０９６号公報のようなシリ
ンダを複数段組み合わせたタイプとしてもよい。すなわ
ち、このように作動機構を小型化した旋回式のセグメン
トエレクタ装置において、その旋回中心を偏心させさえ
すれば、本発明の目的が達成される場合があるのは勿論
である。

【００７１】また、本実施形態では、狭小な空間でイン
バート付きセグメントを組み立てる必要があることか
ら、セグメントエレクタ装置の旋回中心を偏心させてス
ペースを有効に活用することとしたが、インバート付き
セグメントでない場合には、その旋回中心を偏心させず
前述の複合作動機構のみを採用してもよい。この場合に
は、セグメントエレクタ装置の小型化と、機長の短縮化
という二つの利点を併せ持つセグメントエレクタ装置を
得ることができる。

【００７２】トンネル坑の形状や高さに加えて、トンネ
ル内壁面に敷設されるセグメントＳの形状等が複雑化す
ると共に、そのセグメントＳの分割数を大幅に少なく
し、一個当たりのセグメント寸法を大きくして、その組
立て回数を減らしても、セグメント把持部１７の作動手
段９の構造を上記複合作動機構により小型化すると共
に、トンネル中心軸Ｌ’に対して旋回体３ａの旋回中心
軸線Ｌを上方に偏位させているため、多種多様な直線施
工や曲線施工によるトンネル覆工に効果的に使用するこ
とができ、旋回体３ａの狭小な作動空間内で、円滑に且
つ効率的なセグメントＳの把持、搬送及び組立等の作業
が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の代表的な実施形態である伸長状態にあ
るときのセグメントエレクタ装置を示す側面図である。

【図２】収縮状態にあるときのセグメントエレクタ装置
を示す側面図である。

【図３】図１のセグメントエレクタ装置の背面図であ
る。

【図４】同セグメントエレクタ装置に適用されるセグメ
ント把持駆動機構の変形例を概略的に示す側面図であ
る。

【図５】同セグメントエレクタ装置を使用したセグメン
トの組立手順の一例を示す説明図である。

【図６】図５の次のセグメント組立手順の一例を示す説
明図である。

【図７】図６の次のセグメント組立手順の一例を示す説
明図である。

【図８】図７の次のセグメント組立手順の一例を示す説
明図である。

【符号の説明】

１ シールド本体 １ｂ ガーダ １ｃ 円孔 ２ シールドジャッキ ３ セグメントエレクタ装置 ３ａ 旋回体 ４ 旋回モータ ４ａ ピニオン ５ 排土管 ６ テールシール ７ 軸受け ７ａ リングギヤ ８ エレクタヘッド ９ 作動手段 １０ リンク駆動部 １１ 昇降シリンダ １２ リンク駆動シリンダ １３ 平行リンク機構 １３ａ〜１３ｄ 第１〜第４リンク １３ｅ シリンダ支持ブラケット １４ 連結部材 １５ 案内部材 １６ 案内ロッド １７ セグメント把持部 １８ 把持駆動機構 １８ａ 把持駆動モータ １８ｂ ボールねじ軸 １８ｃ ボールナット １８ｄ 摺動体 １９ 把持駆動シリンダ Ｓ セグメント

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 000000549 株式会社大林組 大阪府大阪市中央区北浜東４番33号 (71)出願人 000172813 佐藤工業株式会社 富山県富山市桜木町１番11号 (71)出願人 000230010 ジオスター株式会社 東京都港区芝４丁目２番３号 (72)発明者 細田 一樹 岐阜県不破郡関ヶ原町2067 株式会社小松 製作所関ヶ原事業室内 (72)発明者 富山 泰滋 岐阜県不破郡関ヶ原町2067 株式会社小松 製作所関ヶ原事業室内 (72)発明者 勝沼 清 東京都港区赤坂二丁目３番６号 株式会社 小松製作所内 (72)発明者 菊池 幸雄 東京都港区赤坂二丁目３番６号 株式会社 小松製作所内 (72)発明者 服部 公一 東京都千代田区大手町二丁目６番２号 東 京都下水道サービス株式会社内 (72)発明者 山森 規安 東京都新宿区津久戸町２番１号 株式会社 熊谷組東京本社内 (72)発明者 守屋 洋一 東京都港区港南二丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 上田 尚輝 東京都港区港南二丁目15番２号 株式会社 大林組東京本社内 (72)発明者 関本 昇 東京都中央区日本橋本町四丁目12番20号 佐藤工業株式会社内 (72)発明者 田中 秀樹 東京都港区芝四丁目２番３号 ジオスター 株式会社内 (72)発明者 横田 正和 東京都港区芝四丁目２番３号 ジオスター 株式会社内 Ｆターム(参考） 2D055 BA01 BB01 GB03 GB07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 トンネルの内壁に沿ってセグメントを組
   み立てるセグメントエレクタ装置であって、 シールド本体の後部に配され、前記トンネル内を旋回可
   能な旋回体と、 同旋回体に設けられ、前記セグメントを把持して少なく
   ともトンネル径方向に移動自在なセグメント把持部と、 同セグメント把持部の作動手段と、を備えてなり、 前記旋回体の旋回中心が、前記トンネルの中心軸に対し
   て上方に偏位して配されてなることを特徴とするセグメ
   ントエレクタ装置。
2. 【請求項２】 トンネルの内壁に沿ってセグメントを組
   み立てるセグメントエレクタ装置であって、 シールド本体の後部に配され、前記トンネル内を旋回可
   能な旋回体と、 同旋回体に設けられ、前記セグメントを把持して少なく
   ともトンネル径方向に移動自在なセグメント把持部と、 同セグメント把持部の作動手段と、を備えてなり、 前記作動手段は、 前記旋回体に設けられたリンク駆動シリンダ、及び同シ
   リンダに連結され、上下方向に移動可能な平行リンク機
   構を有するリンク駆動部と、 前記平行リンク機構に連結され、同平行リンク機構に対
   して独立して上下動可能な昇降シリンダとにより、 複合して作動する機構を有し、 前記セグメント把持部が前記昇降シリンダに連結されて
   なる、ことを特徴とするセグメントエレクタ装置。
3. 【請求項３】 トンネルの内壁に沿ってセグメントを組
   み立てるセグメントエレクタ装置であって、 シールド本体の後部に配され、前記トンネル内を旋回可
   能な旋回体と、 同旋回体に設けられ、前記セグメントを把持して少なく
   ともトンネル径方向に移動自在なセグメント把持部と、 同セグメント把持部の作動手段と、を備えてなり、 前記作動手段は、 前記旋回体に設けられたリンク駆動シリンダ、及び同シ
   リンダに連結され、上下方向に移動可能な平行リンク機
   構を有するリンク駆動部と、 前記平行リンク機構に連結され、同平行リンク機構に対
   して独立して上下動可能な昇降シリンダとにより、 複合して作動する機構を有してなり、 前記旋回体の旋回中心が、前記トンネルの中心軸に対し
   て上方に偏位して配されてなることを特徴とするセグメ
   ントエレクタ装置。