JP2625981B2 - セグメントのボルト締結機 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、シールド掘進工法におけるトンネルセグメ
ントのボルト締結機に係るものである。

［従来の技術］ トンネルの構築にはシールド掘進工法が一般的に実施
されており、この工法は、シールド前端の羽口でトンネ
ル切羽の掘削を行い、切羽を保持しつつ後方のジャッキ
推力によってシールドを前進させ、該シールドの推進に
伴ってシールド内後部で鉄筋コンクリート製のセグメン
トをボルト締結して組立てることにより覆工を完成する
ようにしている。

従来から一般に用いられているセグメントは、第５、
６図に示すように、トンネルの一部を形成する如く円弧
板形状を有するセグメント１の周方向端部及び軸方向端
部に、隣接されるセグメントとの間を締結するための凹
形状のボルト箱穴２を形成する鋼製連結ピース３を埋込
んだ構成を有していた。

しかし、上記連結ピース３を備えたセグメント１は、
多数必要となる連結ピース３が高価なため、この連結ピ
ース３がセグメント１の価格を上昇させ、トンネル施工
の工費上昇の原因となっていた。

このため、近年では第７図に示すように、連結するセ
グメント1,1の連結面４から所要の距離ｌだけ内側の位
置に、連結ピースを設けることなく単にコンクリート部
にボルト箱穴２を形成し、且つ該ボルト箱穴２と連結面
４との間に開口させたボルト孔５に長ボルト６を挿通
し、両端をナット7,7で締付けることにより、前記間隔
ｌのコンクリート端面肉厚部８で強度を保持させるよう
にし、これによってセグメント１の低価格化を図ること
が行われている。

この場合、図示するようにボルト箱穴２のボルト孔５
の反対面にボルト収容孔９を形成し、該ボルト収容孔９
に予め長ボルト６を収容させておくことができるように
している。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、上記第７図に示すセグメントにおいては新た
な問題が生じている。即ち、前記第５、６図に示したよ
うに、ボルト箱穴２がセグメント端面に位置している場
合には短かいボルトでの連結が可能であるため、従来よ
りボルト及びナットを収容してボルト箱穴内に侵入し、
ボルト及びナットを近付けて回転駆動することによりセ
グメント同志のボルト締結を自動的に行う自動締結装置
が実施されていたが、第７図に示すような長ボルト６が
ボルト収容孔９に収容されているような方式においては
長ボルト６をボルト収容孔９から引き出して連結を行う
ことができないために自動化させることができなかっ
た。

そのため、従来は、エレクターと称する機械でセグメ
ント1,1同志の位置決めを行った後、第８図に示すよう
に、作業員がボルト収納孔９に収められている長ボルト
６をボルト孔５内に手で引き出して該長ボルト６の両端
が隣接するセグメントの対応するボルト箱穴２内に突出
するように位置させた後、第９図に示すように長ボルト
６の両端部にナット7,7を螺着させ、続いて第10図に示
すようにスパナ10を用いて手で締め上げるようにしてい
る。

しかし、上記従来方式においては、締結作業を人力に
て行うようにしているため、この作業が掘進機内後部の
セグメントを所定位置に移動位置決めするための円形リ
ング装置内の非常に足場の悪い場所での作業となり、安
全性、作業能率、締付トルクの管理上等に多くの問題を
有していた。又、近年は大深度、或いは大口径のトンネ
ル等の要求に応じて厚さ強度の大きなセグメントが考え
られており、かかるセグメントにおいては厚さ方向に２
段のボルト締結が要求されており、この場合には締結に
増々時間が掛って作業能率が低下する問題が生じる。

本発明は上記従来の問題点に着目してなしたもので、
長ボルトを用いたセグメントの締結においても自動化に
より締結作業を安全、高能率に行うことのできるセグメ
ントのボルト締結機を提供することを目的としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、セグメント組立装置に対してセグメント側
に近接、離反可能に支持されたボルト締結機主フレーム
と、隣接配置された両セグメントの夫々のボルト箱穴に
対峙し、且つ互に近接、離反可能に前記ボルト締結機主
フレームに支持されたナットランナー及びナットホルダ
ーと、該ナットランナー及びナットホルダーの一方に対
し前記セグメント側に近接、離反可能に支持され、且つ
前記セグメントの一方のボルト箱穴のボルト孔に支持さ
れた長ボルトをクランプするクランプアームを有し前記
ナットランナー及びナットホルダーを一方と一体に移動
して前記長ボルトの軸方向への移動を可能にした引き出
し装置とを備えたことを特徴とするセグメントのボルト
締結機、に係るものである。

［作用］ 一方のボルト箱穴のボルト孔に支持された長ボルトを
引き出し装置のクランプアームによりクランプし、続い
て上記引き出し装置を支持しているナットランナー及び
ナットホルダーの一方を移動させることにより長ボルト
を軸方向に移動させて他方のボルト箱穴側に引き出し、
隣接するセグメントのボルト箱穴の夫々に長ボルトの両
端が突出するように位置させる。

次に、ナットランナー及びナットホルダーを前記夫々
のボルト箱穴に挿入し、ナットランナーを駆動しながら
両者を互に接近させることにより、ナットランナー及び
ナットホルダーに収容されたナットが長ボルトの両端に
螺合し、締付けられる。

［実 施 例］ 以下本発明の実施例を図面を参照しつつ説明する。

第４図は本発明のボルト締結機による締結に用いられ
るセグメント1,1′の一例を示すもので、各セグメント
1,1′のボルト箱穴2,2′に形成されるボルト孔5,5′
に、連結面４側端部に口径が徐々に増大するようにフレ
アー加工したフレアー部11,11′を有する案内パイプ12,
12′を設け、該案内パイプ12,12′のボルト箱穴2,2′側
端部には、長ボルト６が重力によって移動して脱落する
ことがないように所要の拘束力をもって支持する保持リ
ング13,13′が設けてある。

第１図は本発明のボルト締結機の一例を示すもので、
セグメント組立装置（エレクター）15に対してガイドロ
ッド16を介してセグメント1,1′に近接、離反する方向
（矢印A,A′）に移動可能なボルト締結機主フレーム17
を設け、該主フレーム17に、セグメント1,1′の内面と
平行な方向に設けたガイドロッド18に沿って互に近接、
離反する方向（矢印B,B′）に移動可能なナットランナ
ー19及びナットホルダー20を設けている。14はナットホ
ルダー20の支持ブロックである。

上記ナットランナー19は、長ボルト６に対応する一方
のナット７をマグネット等にて吸着して収容する回転ソ
ケット21を有し、該回転ソケット21を図示しない内蔵さ
れたギアを介して締結モータ22により回転駆動するよう
にしてある。

又、ナットホルダー20は、他方のナット７をマグネッ
ト等にて吸着して収容する固定ソケット23を有してい
る。

前記ナットホルダー20のナットランナー19側には、シ
リンダ等の移動駆動装置24によりガイドロッド25を介し
てセグメント1,1′に近接、離反する方向（矢印C,C′）
に移動可能な引き出し装置26を設けている。

引き出し装置26は第２、３図に示すように、装置フレ
ーム27に、所要の間隔を有して配した支持軸28,29を中
心に回転するクランプアーム30,31を有し、該クランプ
アーム30,31のセグメント1,1′側一端部の夫々には長ボ
ルト６をクランプするためのＶ形状のクランプ部32,33
を形成し、又クランプアーム30,31の他端部相互間に
は、前記クランプ部32,33の矢印D,D′方向の掴み、放し
作動を行わせるシリンダ等のクランプ駆動装置34を設け
ている。

以下作用を説明する。

第４図に示すように、ボルト箱穴2,2′の一方２のボ
ルト孔５に長ボルトが挿入されて保持リング13により支
持されたセグメント１に、セグメント１′が隣接して位
置決めされた状態において、引き出し装置26がボルト箱
穴２内の反ボルト孔５側に対応するようにナットホルダ
ー20を位置調整した後、移動駆動装置24を作動して引き
出し装置26をボルト箱穴２内に挿入する。このとき、駆
動装置34は縮小されており、これによりクランプアーム
30,31のクランプ部32,33は第３図矢印Ｄに示すように互
に離れた位置にあり、従って長ボルト６を余裕をもって
挟むように挿入される。

続いてクランプ駆動装置34を伸張することにより、ク
ランプ部32,33が矢印Ｄのように互いに近付くようにク
ランプアーム30,31を回動させ、長ボルト６の一端のね
じを有しない部分をクランプする。

続いて、ナットホルダー20を矢印Ｂ方向に移動させる
ことにより、一体に移動する引き出し装置26により、前
記長ボルト６を引き出して他方のセグメント１′のボル
ト孔５′側に挿入し、長ボルト６の両端がボルト箱穴2,
2′に同程度突出した状態としてナットホルダー20の移
動を停止する。

続いて、上記クランプアーム30,31により長ボルト６
をクランプしたまま、移動駆動装置24をフリーにした
後、主フレーム17を矢印Ａ方向に移動させることによ
り、ナットランナー19及びナットホルダー20をボルト箱
穴2,2′内に挿入して各ソケット21,23を長ボルト６に対
峙させる。このとき、ナットランナー19及びナットホル
ダー20は長ボルト６に衝突しないように互に離反した位
置（ボルト箱穴内の連結面４から互に遠い位置）にあ
る。

次に、クランプアーム30,31による長ボルト６のクラ
ンプを前記と逆の操作により解除した後、移動駆動装置
24により引き出し装置26を主フレーム17側（Ｃ′方向）
に戻す。

続いてナットランナー19の回転ソケット21を締結モー
タ22により回転しつつナットランナー19及びナットホル
ダー20を、長ボルト６とナット７の螺合するピッチ速度
で互に接近させ、締結モータ22による規定トルクまで締
結を行う。

その後、締結モータ22の駆動力をフリーとし、ナット
ランナー19及びナットホルダー20を夫々矢印Ｂ′の如く
離反させ、続いて矢印Ａ′の如く主フレーム17を移動さ
せてナットランナー19及びナットホルダー20をボルト箱
穴2,2′から抜き出すことにより、締結作業を終了す
る。

又、前記セグメント１には、ボルト孔５に保持リング
13を備えているので、セグメント組立前の運搬移動時等
においても、長ボルト６がボルト箱穴２から脱落するの
を防止することができる。

前記実施例におけるクランプアーム30,31は、ばね等
により支持したり、クランプ面をゴム等の弾性材にて構
成することによりクランプ力に所要の弾性を持たせ、寸
法誤差等を吸収して一定クランプ力を保持させるように
することができる。これはセグメントの厚さ方向に複数
の長ボルトを配して締結する場合等の複数の長ボルトを
同時にクランプする際に有効である。

尚、本発明は上記実施例にのみ限定されるものではな
く、主フレーム、ナットホルダー等の移動はシリンダ、
ねじ、ラック・ピニオン式等種々の方式を採用し得るこ
と、引き出し装置をナットランナー側に設けるようにし
ても良いこと、保持リングは長ボルトを支持しているボ
ルト箱穴側にのみ設けるようにしても良く、またそのと
き、他方の箱穴の寸法を第４図中２点鎖線で示すように
狭くしても良いこと、セグメントの厚さ方向に複数段の
長ボルトを締結する場合にも実施できること、その他本
発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え
得ること、等は勿論である。

［発明の効果］ 上記したように、本発明のセグメントのボルト締結装
置によれば、長ボルトによるセグメントの締結を自動化
させることができ、よって安価なセグメントを用いてセ
グメントの締結作業を安全、高能率に実施することが可
能となり、大幅な工費の低減、工期の短縮を達成できる
優れた効果を奏し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す斜視図、第２図は第１
図の引き出し装置の拡大平面図、第３図は第２図のIII
−III矢視図、第４図は本発明の装置により締結を行う
セグメントの一例を示す断面図、第５図は従来の一般的
なセグメントの一例を示す正面図、第６図は第５図のVI
−VI矢視図、第７図は従来考えられている長ボルトを用
いたセグメントの断面図、第８図、第９図、第10図は第
７図のセグメントの締結手順を示す図である。 1,1′はセグメント、2,2′はボルト箱穴、5,5′はボル
ト孔、６は長ボルト、７はナット、13,13′は保持リン
グ、15はセグメント組立装置、17はボルト締結機主フレ
ーム、19はナットランナー、20はナットホルダー、21は
回転ソケット、22は締結モータ、23は固定ソケット、24
は移動駆動装置、26は引き出し装置、30,31はクランプ
アーム、34はクランプ駆動装置を示す。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】セグメント組立装置に対してセグメント側
   に近接、離反可能に支持されたボルト締結機主フレーム
   と、隣接配置された両セグメントの夫々のボルト箱穴に
   対峙し、且つ互に近接、離反可能に前記ボルト締結機主
   フレームに支持されたナットランナー及びナットホルダ
   ーと、該ナットランナー及びナットホルダーの一方に対
   し前記セグメント側に近接、離反可能に支持され、且つ
   前記セグメントの一方のボルト箱穴のボルト孔に支持さ
   れた長ボルトをクランプするクランプアームを有し前記
   ナットランナー及びナットホルダーの一方と一体に移動
   して前記長ボルトの軸方向への移動を可能にした引き出
   し装置とを備えたことを特徴とするセグメントのボルト
   締結機。