JP2538560Y2 - トンネル掘削機のセグメント組立装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、トンネル掘削機で掘削したトンネルの内
周面に沿ってセグメントの分割片（以下、単にセグメン
トという）を順次配列してセグメント内壁を形成するた
めのセグメント組立装置に関し、詳しくはセグメントを
配列する際に、その姿勢の制御が可能なセグメント組立
装置に関するものである。

［従来の技術］ この種のセグメント組立装置はエレクターとも称さ
れ、その基本的な構造は、例えば第１図（本考案の実施
例を示した図面）を参照して説明すると、トンネル掘削
機１のシールドフレーム２の内周壁に沿って回動可能な
旋回輪３に、その半径方向に移動自在に支持ビーム７が
配装され、セグメントＳの把持装置９が、支持ビーム７
の中央部に外方に向けて突設されている。そして、シー
ルドフレーム２に対し旋回輪３を介してシールドフレー
ム２の円周方向に回転させると共に、旋回輪３に対して
はシリンダ等により支持ビーム７とともに把持装置９を
シールドフレーム２の半径方向に移動させることによ
り、把持装置９により把持したセグメントＳを、所定の
配列位置に搬送するようになっていた。なお支持ビーム
７は、通常は、旋回輪３に対してシールドフレーム２の
軸方向にもシリンダ等により移動可能に構成されてい
た。また所定位置に搬送されたセグメントＳは、隣接し
たセグメントとボルトで締結され、最終的に円周状のセ
グメント内壁に形成されるものである。

ところで、従来のセグメント組立装置においても、前
記旋回輪３によりセグメントＳを円周方向へ移動させた
り、シリンダ等により支持ビーム７とともにセグメント
Ｓを半径方向へ移動させたりすることによって、セグメ
ントＳの（粗）位置決めができるようになっていた。し
かし、セグメントＳの姿勢（主に傾斜状態）を制御する
ための装置は備えられておらず、前記把持装置９に把持
したセグメントＳの姿勢を制御（微調整）することはで
きなかった。そこで最近、下記のようなセグメント自動
組立装置が特許出願され、公開（特開昭62-13699号）さ
れている。この装置は、前記旋回輪３にガイドロッド
（図示せず）を介して、第13図に概要を示すように、支
持ビーム70をその半径方向に移動自在に支持し、支持ビ
ーム70の中央部外側に球継手80を介してセグメント把持
装置90を前記シールドフレーム２（第１図）の円周方向
及びこれに直交する方向に揺動自在に設け、セグメント
把持装置90と支持ビーム70との間にシリンダ85を介装し
た構造からなっている。また、これと同種構造のセグメ
ント組立装置が、特開昭60-261897号公報にも記載され
ている。

［考案が解決しようとする課題］ しかしながら、上記した各公開公報に記載のセグメン
ト自動組立装置では、例えばシールドフレーム２（第１
図）の円周方向においてセグメントＳの姿勢を制御する
場合に、第13図のようにセグメントＳは、セグメント把
持装置90と共にセグメントＳから距離を隔てた前記球継
手80の中心点を回転中心Ｏとして、シールドフレーム２
の円周方向に揺動する（以下、ローリングという）。い
いかえれば、上記した従来の装置では、セグメントＳの
姿勢を制御する場合に、セグメントＳはシールドフレー
ム２の円周方向に傾動されるだけでなく、円周方向に平
行移動する。また同様にシールドフレーム２の長手方向
においてセグメントＳの姿勢を制御する場合にも、セグ
メントＳは前記球継手80の中心点を回転中心として、シ
ールドフレーム２の長手方向に揺動し（以下、ピッチン
グという）、その結果セグメントＳはその軸方向に傾動
されるだけでなく、長手方向に平行移動する。

このため、セグメントの組み立て時などに、セグメン
トの姿勢の的確な制御ができず、例えば既設のセグメン
トに対し新たなセグメントを組み込む場合に、セグメン
トの姿勢を何度も修正しなければならないなど、その修
正作業に手間がかかったり、あるいは自動的には修正で
きなくなり最後は作業者自身がセグメントの姿勢を修正
しなければならなかったりするという問題があった。ま
た、最近はセグメント同志をボルトで自動的に締結する
装置が開発されているが、このボルトの自動締結装置が
セグメント把持装置に隣接して配備された装置では、ボ
ルトでセグメント同志を締結する際に、とくにセグメン
トの姿勢の的確な制御が要求される。しかし、従来のセ
グメント自動組立装置では、上記したとおりセグメント
の姿勢を制御する際に、セグメントが傾動するだけでな
くその傾動方向にも平行移動するので、その要求が満た
されていなかった。

この考案は上述の点に鑑みなされたもので、セグメン
トを揺動方向には殆ど平行移動させずにその姿勢だけを
制御できる、トンネル掘削機のセグメント組立装置を提
供しようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 上記した目的を達成するためにこの考案のセグメント
組立装置は、ａ）シールドフレームの内周壁に沿って回
動可能な旋回輪に、その半径方向に移動自在に支持ビー
ムを配装し、該支持ビームの中央部に、セグメント把持
装置を外方に向けて突設したトンネル掘削機のセグメン
ト組立装置において、ｂ）前記支持ビームに対して前記
セグメント把持装置を、これに把持されるセグメントの
重心位置又はその近傍を中心にした円弧状の連続もしく
は非連続のガイド部材とこのガイド部材内に摺動自在に
嵌挿されるガイド部を介し、前記シールドフレームの円
周方向及びこれに直交する方向にそれぞれ揺動自在に配
設するとともに、ｃ）前記各ガイド部材に沿って前記セ
グメント把持装置を前記ガイド部と共に揺動させるため
の油圧シリンダなどの駆動装置を、前記支持ビームと前
記セグメント把持装置との間に介装している。

［作用］ 上記の構成を有するこの考案のセグメント組立装置に
よれば、セグメントを把持装置によって把持したうえ、
この把持装置を駆動装置によりローリングさせたりピッ
チングさせたりすることによって、セグメントがシール
ドフレームの円周方向及びこれと直交する方向にセグメ
ントの重心位置又はその近傍を揺動回転の中心点として
揺動される。この結果、従来のセグメント組立装置（第
13図参照）と違って、セグメントはその揺動方向には殆
ど平行移動せずにその姿勢だけが的確に制御される。

［実施例］ 以下、この考案にかかるトンネル掘削機のセグメント
組立装置の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図はトンネル掘削機の上半分を省略した背面図、
第２図は第１図のII-II線断面図、第３図はセグメント
の姿勢の制御方向を示す説明図である。第１図に示すよ
うに、トンネル掘削機１の外殻を形成するシールドフレ
ーム２内の後端部に、その内周壁に沿ってリング状の旋
回輪３が支持ローラ４を介して回動自在に配設されてい
る。旋回輪３には、一定の間隔をあけてシリンダ装置5a
を内蔵した一対のガイドロッド５が固設され、これらの
ガイドロッド５に沿って摺動自在に支持スリーブ６がそ
れぞれ配装されている。各支持スリーブ６間に跨って、
支持ビーム７が介設されているが、支持ビーム７は、第
２図に示すように、支持スリーブ６に対し前後摺動装置
８を介してシールドフレーム２の軸方向に前後移動可能
に構成されている。

セグメントＳを着脱自在に把持可能なセグメント把持
装置９が、第１図及び第２図のように、支持ビーム７の
中央部の外面に、シールドフレーム２の半径方向外方に
向けて突設されている。把持装置９はその外面中央にＴ
字状の把持部材9aを備えており、この把持部材9aをセグ
メントＳの係合孔に挿入して1/4回転させることにより
セグメントＳが把持される。支持ビーム７に対し把持装
置９は、このようにして把持されるセグメントＳの重心
Ｗを回転中心としてローリング（第１図）及びピッチン
グ（第２図）すると共に、セグメントＳの重心Ｗを通る
軸線Ｏ−Ｏを中心に回転（以下、ヨーイングという）す
るように構成されている。この構成により、把持装置９
に把持されたセグメントＳは、第３図に示すように、
旋回輪３によってシールドフレーム２の円周方向に旋回
する、前後摺動装置８によってシールドフレーム２の
軸方向に前後動する、シリンダ装置5aによってシール
ドフレーム２の半径方向に伸縮動する、ローリングす
る、ピッチングする、ヨーイングする、という６方
向の位置調整が可能である。これらのうち、〜はセ
グメントＳの位置決めのための動作に関係するので詳し
い説明は省略し、とくにセグメントＳの姿勢の制御に関
する〜のローリング、ピッチング及びヨーイングに
ついて、以下に第４図〜第９図に基づき詳しく説明す
る。なお前記把持装置９には、第１図のように、セグメ
ントＳ同志をボルトで締結するための複数のボルト締結
装置10が把持部材9aに隣接して配備されている。

第４図及び第５図に示すように、支持ビーム７の中央
部には、その両側縁に沿って、前記把持装置９に把持さ
れるセグメントＳの重心Ｗ（第１図）を中心にした円弧
状のガイド溝11が形成され、第５図のように上方より見
て正方形状のローリングフレーム12（第４図〜第６図で
一点鎖線の斜線で表した部分）が、前記支持ビーム７の
中央部内に配置されている。ローリングフレーム12の両
側には、前記ガイド溝11に対応する円弧状のガイド部13
（第４図で実線の斜線で表した部分）がそれぞれ突設さ
れており、各ガイド部13は、第８図のように支持ビーム
７の両側のガイド溝11内に摺動自在に嵌挿されている。
またローリングフレーム12の一側と支持ビーム７との間
に、ローリング駆動用シリンダ14が介装され、このシリ
ンダ14の伸縮動により、ローリングフレーム12は、支持
ビーム７に対し前記セグメントＳの重心Ｗを回転中心と
して前記ガイド溝11に沿って円弧状にローリングする。
さらにローリングフレーム12内の両側（前記各ガイド部
13と直交する側）には、前記把持装置９に把持されるセ
グメントＳの重心Ｗを中心にした円弧状のガイド溝15が
形成されている。

第５図のように上方より見て略正方形状のピッチング
フレーム22（第８図で一点鎖線の斜線で表した部分）
が、ローリングフレーム12内に配置されている。ピッチ
ングフレーム22の両側には、前記ガイド溝15に対応する
円弧状のガイド部23がそれぞれ突設されており、各ガイ
ド部23は、第５図及び第７図のようにローリングフレー
ム12の両側のガイド溝15内に摺動自在に嵌挿されてい
る。またピッチングフレーム22の一側とローリングフレ
ーム12との間に、ピッチング駆動用シリンダ24が介装さ
れ、このシリンダ24の伸縮動により、ピッチングフレー
ム22は、ローリングフレーム12に対し前記セグメントＳ
の重心Ｗを回転中心としてガイド溝15に沿って円弧状に
ピッチングする。

ピッチングフレーム22の底端には、円形板25が固設さ
れ、この円形板25の外面側周縁部に沿って円形リング体
26が、支持具27により突設されている。またリング体26
内には、第９図のようにやや小径の円形リング体30が、
ベアリング31を介して回動自在に嵌着されている。

略円筒形のヨーイングフレーム32（第６図で破線の斜
線で表した部分）が、小径リング体30の底端に一体に固
設されている。またヨーイングフレーム32と前記リング
体26との間に、ヨーイング駆動用シリンダ34が扇形板状
の支持部材35及び36を介して介装され、このシリンダ34
の伸縮動により、ヨーイングフレーム32は小径リング体
30と共に、リング体26に対しシールドフレーム２の半径
方向で前記セグメントＳの重心Ｗを通る軸線Ｏ−Ｏ（第
１図）を中心としてヨーイングする。そして、前記把持
装置９が、支持具37によりヨーイングフレーム32の外面
側（底面側）に固定されている。したがって、把持装置
９は、ローリング駆動用シリンダ14の伸縮操作によりロ
ーリングし、ピッチング駆動用シリンダ24の伸縮操作に
よりピッチングし、ヨーイング駆動用シリンダ34の伸縮
操作によりヨーイングする。このため、それらの各シリ
ンダ14、24、34を適宜伸縮操作により、把持装置９の先
端中央の把持部材9aにより把持されたセグメントＳが、
その重心Ｗを回転中心としてローリング及びピッチング
すると共に、重心Ｗを通る軸線Ｏ−Ｏを中心線としてそ
の回りにヨーイングし、セグメントＳの姿勢がその重心
Ｗを中心にして任意に制御される。

すなわち、本考案のセグメント組立装置によれば、セ
グメントＳの姿勢の制御を、その重心Ｗを回転中心にし
てシールドフレーム２の円周方向及びこれに直交する方
向にそれぞれ回転（傾動）させて行うことができる。こ
のため、従来のセグメント組立装置（第13図参照）と違
って、セグメントＳが殆ど平行移動せず、その姿勢だけ
が修正される。

ところで、上記実施例では、ローリング用のガイド装
置（ガイド溝11とガイド部13）、及びピッチング用のガ
イド装置（ガイド溝15とガイド部23）を、それぞれセグ
メントＳの重心Ｗを回転中心とした連続する円弧状に形
成したが、例えば第11図に概要を示すように、セグメン
トＳの重心Ｗからやや離間した点Ｏを回転中心とした円
弧に沿って、間隔をあけて配置した複数の直線状ガイド
溝11′と、各ガイド溝11′内に摺動自在に嵌挿されるロ
ーラ状のガイド部13′とによって構成してもよい。ま
た、第12図に示すように、支持ビーム７の下端部に一定
の間隔をあけて一対のリンク部材41の一端を回動自在に
軸着すると共に、各リンク部材41の他端を把持装置９の
上端部に一定の間隔をあけて回動自在に軸着し、駆動装
置14により把持装置９と共にセグメントＳを移動させる
ようにしても、前記各実施例と同様に実施できる。

［考案の効果］ 以上説明したことから明らかなように、この考案のセ
グメント組立装置は、下記の効果がある。

（１）セグメントの姿勢の制御（シールドフレームの円
周方向とその直交方向）が、把持装置に把持されるセグ
メントの重心又はその近傍を回転中心にしてセグメント
を傾動することによって行われるので、上記公開公報に
記載の装置と違って、セグメントを殆ど平行移動させず
にその姿勢（主に傾斜角度）だけを修正できる。したが
って、セグメントの組立時などに、セグメントの位置決
めが的確にしかも容易に行え、作業時間が短縮される。

（２）とくに既設セグメントに押しあてる倣い制御によ
ってセグメントの姿勢を制御する場合に、把持装置で把
持したセグメントの既設セグメント上での滑りが少なく
なるうえに、セグメントが把持装置に把持されてから最
終的に位置決めされるまでのセグメントの変位量も少な
くてすむので、セグメントを損傷させる度合いも減少す
る。

（３）支持ビームに対して把持装置を揺動させるための
ガイド部材の円弧の半径を適宜変更することにより、セ
グメントの回転中心位置を任意に調整できるので、倣い
制御が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の実施例にかかるセグメント組立装置
を備えたトンネル掘削機の背面図、第２図は第１図のII
-II線断面図、第３図はセグメントの姿勢の制御方向を
示す説明図である。第４図〜第９図は支持ビームに対す
る把持装置の取付態様を拡大して示したもので、第４図
は第５図のIV-IV線断面図、第５図は第４図の平面図、
第６図は第５図のVI-VI線矢視図、第７図は第４図のVII
-VII線断面図、第８図は第４図のVIII-VIII線断面図、
第９図は第６図のIX-IX線断面図である。第10図は本考
案のセグメント組立装置の概要を示す正面図、第11図は
本考案の他の実施例にかかるセグメント組立装置の概要
を示す正面図、第12図は本考案のさらに別の実施例にか
かるセグメント組立装置の概要を示す正面図である。第
13図は従来のセグメント組立装置の概要を示す正面図で
ある。 １……トンネル掘削機、２……シールドフレーム、３…
…旋回輪、７……支持ビーム、９……把持装置、9a……
把持部材、11、11′、15′……ガイド溝、13、13′23…
…ガイド部、12……ローリングフレーム、14、24、34…
…シリンダ、22……ピッチングフレーム、26、30……リ
ング体、32……ヨーイングフレーム、41……リンク部
材、Ｓ……セグメント。

Claims (1)

(57)【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】シールドフレームの内周壁に沿って回動可
   能な旋回輪に、その半径方向に移動自在に支持ビームを
   配装し、該支持ビームの中央部に、セグメント把持装置
   を外方に向けて突設したトンネル掘削機のセグメント組
   立装置において、 前記支持ビームに対して前記セグメント把持装置を、こ
   れに把持されるセグメントの重心位置又はその近傍を中
   心にした円弧状の連続もしくは非連続のガイド部材とこ
   のガイド部材内に摺動自在に嵌挿されるガイド部を介
   し、前記シールドフレームの円周方向及びこれに直交す
   る方向にそれぞれ揺動自在に配設するとともに、 前記各ガイド部材に沿って前記セグメント把持装置を前
   記ガイド部と共に揺動させるための油圧シリンダなどの
   駆動装置を、前記支持ビームと前記セグメント把持装置
   との間に介装したことを特徴とするトンネル掘削機のセ
   グメント組立装置。