JP2834599B2 - セグメント自動組立装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機内に搬
入されたセグメントを既設セグメントに合わせてリング
状に組み立てるためのセグメント自動組立装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】シールド工事におけるセグメント組立作
業の省力化を図るため、図５〜図８に示すようなセグメ
ント自動組立装置が提案されている（特開平３−２５１
９７）。

【０００３】同図に示すセグメント自動組立装置は、旋
回機構であるエレクタリング３と旋回モータ１７、Ｙ軸
方向の位置修正機構である吊りビーム２０と押付ジャッ
キ７、Ｘ軸方向の位置修正機構である横スライドフレー
ム２１と横スライドジャッキ２２、Ｙ軸方向の位置修正
機構である前後スライドフレーム２３と前後スライドジ
ャッキ２４、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸回りの姿勢修正機構
である球面フレーム２６と姿勢修正ジャッキ２８ａ，２
８ｂ，２９、セグメントガイド３０、セグメント把持機
構３１を備え、セグメントガイド３０の下に搬入された
セグメント１２をセグメント把持機構３１で把持し、こ
れを所定の組立位置近傍まで旋回移動させた後、前記位
置修正機構と姿勢修正機構を用いてＸ軸方向、Ｙ軸方向
およびＺ軸方向のそれぞれの位置修正と、Ｘ軸、Ｙ軸お
よびＺ軸回りの姿勢修正を行うことにより、把持したセ
グメント１２を既設セグメント１３に合わせて組立位置
に位置決めできるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】図１の円（ア）、図５
の円（イ）で示すエレクタ内空間には、シールド本体の
ガーダ部に固定された作業デッキのほか、土圧式シール
ドにあってはスクリュコンベア、泥水式シールドにあっ
ては送排泥管、手掘式、半機械式シールドにあってはベ
ルトコンベア等のずり出し装置が貫通するため、エレク
タ内空間（以下、エレクタ有効内空と記す）は、これら
機材の設置スペースを確保できる寸法でなくてはならな
い。さらに、中折式シールドでは、中折れ時に上記の作
業デッキ等が左右に振れてもエレクタと干渉しないよう
に、設置スペースに余裕をとる必要がある。

【０００５】これに対して、図５〜図８に示す従来技術
のセグメント自動組立装置では、エレクタリング３の左
右のアーム５の間に門型形状をした吊りビーム２０が存
在する上に、吊りビーム２０に備えたガイドレール２０
ｂと、横スライドフレーム２１に備えたリニアベアリン
グ２１ａ、ガイドレール２１ｄ、横スライドジャッキ２
２と、前後スライドフレーム２３に備えたリニアベアリ
ング２３ｃ、前後スライドジャッキ２４がエレクタリン
グ３の径方向に重なって配置され、さらに、その下に姿
勢制御機構２５、セグメントガイド３０、セグメント把
持機構３１が配置されているため、エレクタ有効内空が
狭められ（図５の寸法Ｌ₂が小さくなる）、特に中小口
径のシールドにおいては、必要なエレクタ有効内空を確
保することが困難であった。また、上記のようにガイド
レール２０ｂ，２１ｄ、リニアベアリング２１ａ，２３
ｃ、ジャッキ２２，２４等の位置修正機構の構成要素が
エレクタリング３の径方向に重なって配置されているた
め、これら要素の保守、点検にも不便である。

【０００６】本発明の目的は、エレクタ有効内空を大き
く確保でき、かつ位置修正機構の構成要素の保守、点検
が容易なセグメント自動組立装置を提供することにあ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、セグメント把持機構を内蔵したセグメント
ガイドと、該セグメントガイドをシールド本体の周方向
に移動させることができる旋回機構と、シールド本体の
軸線方向に延びる軸をＺ軸、シールド本体の径方向に延
びる軸をＹ軸、Ｚ軸およびＹ軸に直交する他の１軸をＸ
軸とするとき、セグメントガイドをＸ軸方向、Ｙ軸方向
およびＺ軸方向に移動させることができる位置修正機構
と、セグメントガイドをＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の回りに
回動させることができる姿勢修正機構とを備えている
が、前記位置修正機構は、前記旋回機構の構成要素であ
るエレクタリングの軸対称位置に振り分け配置され、そ
れぞれＹ軸方向に摺動可能なように案内手段を介してエ
レクタリングに支持された第１の摺動体およびその駆動
手段と、Ｚ軸方向に摺動可能なように両端部が案内手段
を介して前記第１の摺動体のそれぞれに吊り下げ支持さ
れた第２の摺動体およびその駆動手段と、Ｘ軸方向に摺
動可能なように案内手段を介して前記第２の摺動体に吊
り下げ支持された第３の摺動体およびその駆動手段とか
らなるとともに、前記第３の摺動体の中央部に前記姿勢
修正機構およびセグメントガイドを吊り下げ支持し、前
記第２、第３の摺動体のそれぞれの案内手段をエレクタ
旋回中心を通る直線を中心にしてＸ軸方向に振り分けて
配置することで構成されている。

【０００８】

【作用】上記構成において、位置修正機構の第１の摺動
体はエレクタリングに対してＹ軸方向に、第２の摺動体
は第１の摺動体に対してＺ軸方向に、第３の摺動体は第
２の摺動体に対してＸ軸方向にそれぞれの案内手段によ
って摺動させられる。これらの動きは第３の摺動体から
姿勢修正機構を介してセグメントガイドに伝達され、セ
グメントガイドのＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸方向の
位置修正を行うことができる。そして、Ｙ軸方向に摺動
する第１の摺動体をエレクタリングの軸対称位置に振り
分けて配置し、さらに第２、第３の摺動体のそれぞれの
案内手段をエレクタ旋回中心を通る直線の中心にしてＸ
軸方向に振り分け、第３の摺動体の中央部に吊り下げ支
持された姿勢修正機構およびセグメントガイドとエレク
タリングの径方向に重ならないように配置したことによ
って、エレクタ有効内空を大きく確保することが可能と
なる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図１〜図４により説
明する。

【００１０】図１〜図４において、図５〜図８と同一符
号は同一部分または機能的に同等の部分を示す。なお、
以下の説明では、シールド本体１の軸線方向に延びる軸
をＺ軸、シールド本体１の径方向に延びる軸をＹ軸、Ｚ
軸およびＹ軸に直交する他の１軸をＸ軸とし、Ｘ軸方向
を横方向に、Ｙ軸方向を押付方向に、Ｚ軸方向を前後方
向にそれぞれ対応させて説明する。

【００１１】本発明のセグメント自動組立装置２は、主
要な構成要素として、旋回機構であるエレクタリング３
と旋回モータ１７、位置修正機構の第１の摺動体である
押付スライドフレーム３２、押付スライドフレーム３２
の案内手段であるアーム５とガイドロッド６、押付スラ
イドフレーム３２の駆動手段である押付ジャッキ７、位
置修正機構の第２の摺動体である前後スライドフレーム
２３、前後スライドフレーム２３の案内手段であるガイ
ドレール３３とリニアベアリング３４、前後スライドフ
レーム２３の駆動手段である前後スライドジャッキ２
４、位置修正機構の第３の摺動体である横スライドフレ
ーム２１、横スライドフレーム２１の案内手段であるガ
イドレール３５とリニアベアリング３６、横スライドフ
レーム２１の駆動手段である横スライドジャッキ２２、
姿勢修正機構２５、セグメントガイド３０、セグメント
把持機構３１を備えている。

【００１２】次に、各部の構成を詳しく説明する。

【００１３】エレクタリング３は、シールド本体１の内
周数箇所に設置されたブラケット４ａに取り付けられて
いる外周ガイドローラ４と側面ガイドローラ１８により
支持され、シールド本体１の取り付けられた旋回モータ
１７によりピニオン１７ａとリングギア３ａを介して左
右旋回させられる。

【００１４】押付スライドフレーム３２はエレクタリン
グ３の左右の軸対称位置に振り分けて配置された箱形構
造体で、左右それぞれの押付スライドフレーム３２の上
面に取り付けられたガイドロッド６はエレクタリング３
のテール側に設けられた左右１対のアーム５を貫通して
Ｙ軸方向に摺動可能なように支持されている。また、左
右のアーム５には押付ジャッキ７のシリンダ側が取り付
けられ、押付ジャッキ７のロッド側は左右の押付スライ
ドフレーム３２に設けられたブラケット３７に取り付け
られている。

【００１５】押付スライドフレーム３２の下に位置する
前後スライドフレーム２３は左右対称形状の連続したフ
レームで、エレクタ有効内空を大きくするため、上面中
央部はエレクタリング３の旋回中心を中心とする円弧状
に形成されている。図３、図４に示すように、前後スラ
イドフレーム２３は左右両端部のみ箱形断面に形成さ
れ、それ以外の部分は逆Ｕ字形の断面形状となってい
る。その左右両端部の上面にリニアベアリング３４が取
り付けられており、このリニアベアリング３４が左右の
押付スライドフレーム３２の下面に取り付けられたＺ軸
方向のガイドレール３３と係り合って前後スライドフレ
ーム２３をＺ軸方向に摺動可能なように吊り下げ支持し
ている。前後スライドフレーム２３の駆動手段である前
後スライドジャッキ２４は左右の押付スライドフレーム
３２の掘進方向側に設けられたブラケット３８と前後ス
ライドフレーム２３の左右両端部に設けられたブラケッ
ト３９との間にそれぞれ取り付けられている。

【００１６】前後スライドフレーム２３の下に位置する
横スライドフレーム２１は左右対称形状の連続したフレ
ームで、その中央部に姿勢修正機構２５の雄側の球面フ
レーム２６を受け入れる球面ガイド部４０が設けられて
いる。エレクタ有効内空を大きくするため、横スライド
フレーム２１は前後スライドフレーム２３の逆Ｕ字形断
面部の内側に挿入され、その左右両端部上面に取り付け
られたリニアベアリング３６が前後スライドフレーム２
３の左右両端の箱形断面部の下面に取り付けられたＸ軸
方向のガイドレール３５と係り合って横スライドフレー
ム２１をＸ軸方向に摺動可能なように吊り下げ支持して
いる。横スライドフレーム２１の駆動手段である横スラ
イドジャッキ２２は球面ガイド部４０の片側に位置し、
前後スライドフレーム２３の下面に設けられたブラケッ
ト４１と横スライドフレーム２１の一端寄りに設けられ
たブラケット４２との間に取り付けられている。

【００１７】このように、前後スライドフレーム２３に
係わるガイドレール３３、リニアベアリング３４、前後
スライドジャッキ２４と、横スライドフレーム２１に係
わるガイドレール３５、リニアベアリング３６、横スラ
イドジャッキ２２は、全て姿勢修正機構２５とエレクタ
リング３の径方向に重ならないように、エレクタ旋回中
心を通る直線II−IIを中心にしてＸ軸方向に振り分け配
置されている。

【００１８】姿勢修正機構２５、セグメントガイド３
０、セグメント把持機構３１は図５〜図８に示したもの
と同様の構成となっており、姿勢修正機構２５の２本の
修正ジャッキ２８ａ，２８ｂは球面フレーム２６の上面
の軸対称位置に設けられたブラケット２６ｂと横スライ
ドフレーム２１の他端寄りに設けられたブラケット４３
との間に平行に取り付けられ、もう１本の修正ジャッキ
２９は球面フレーム２６の中心軸２７に吊り下げられた
セグメントガイド３０の掘進方向側のブラケット３０ｃ
と球面フレーム２６の下面に設けられたブラケット２６
ｃとの間に取り付けられている。

【００１９】セグメント把持機構３１としては、組立セ
グメント１２のグラウト穴１２ｄにねじ込まれるねじ軸
を用いた例を示してあり、セグメントガイド３０には前
記ねじ軸に回転と送りを与える駆動モータおよび昇降ジ
ャッキ（図示せず）が内蔵されている。

【００２０】次に、各部の動作を説明する。

【００２１】前述したようにエレクタリング３は旋回モ
ータ１７により左右旋回させられ、これに伴いセグメン
トガイド３０もシールド本体１の周方向に旋回移動させ
られる。

【００２２】エレクタリング３のアーム５にガイドロッ
ド６を介して支持された左右それぞれの押付スライドフ
レーム３２は、押付ジャッキ７の伸縮によりエレクタリ
ング３に対してＹ軸方向に摺動させられ、これに伴いセ
グメントガイド３０も同方向に移動し、Ｙ軸方向の位置
修正が行われる。

【００２３】左右の押付スライドフレーム３２にガイド
レール３３とリニアベアリング３４を介して吊り下げ支
持された前後スライドフレーム２３は、前後スライドジ
ャッキ２４の伸縮により押付スライドフレーム３２に対
してＺ軸方向にがたつきなく摺動させられ、これに伴い
セグメントガイド３０も同方向に移動し、Ｚ軸方向の位
置修正が行われる。

【００２４】前後スライドフレーム２３にガイドレール
３５とリニアベアリング３６を介して吊り下げ支持され
た横スライドフレーム２１は、横スライドジャッキ２２
の伸縮により前後スライドフレーム２３に対してＸ軸方
向にがたつきなく摺動させられ、これに伴いセグメント
ガイド３０も同方向に移動し、Ｘ軸方向の位置修正が行
われる。エレクタリング３の旋回動作はギア３ａ，１７
ａのバックラッシュや運動部分の慣性の影響などにより
微位置決めには適していないので、Ｘ軸方向の微位置決
めは上記した横スライドフレーム２１の横スライドによ
って行う。また、横スライドフレーム２１を前後スライ
ドフレーム２３の下に配置したのは横スライドフレーム
２１の横スライドによりエレクタ有効内空が狭められな
いようにするためである。

【００２５】姿勢修正機構２５の動作は図５〜図８に示
したものと同じであり、修正ジャッキ２８ａ，２８ｂを
同時に伸縮させた場合はＺ軸回りに、修正ジャッキ２８
ａ，２８ｂの一方を伸ばし、他方を縮めた場合はＹ軸回
りに、修正ジャッキ２９を伸縮させた場合はＸ軸回りに
それぞれセグメントガイド３０が回動し、姿勢修正が行
われる。

【００２６】以上述べたＸ軸方向、Ｙ軸方向およびＺ軸
方向の位置修正動作とＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸回りの姿勢
修正動作により、セグメント把持時にセグメント把持機
構３１を搬入されたセグメントのグラウト穴１２ｄに位
置合わせしたり、把持したセグメントを既設セグメント
１３に合わせて組立位置に位置決めする作業を機械的に
行わせることができる。

【００２７】

【発明の効果】本発明のセグメント自動組立装置は、図
５、図６の吊りビーム２０を廃して、Ｙ軸方向に摺動す
る第１の摺動体（３２）をエレクタリング（３）の軸対
称位置に振り分けて配置し、さらにＺ軸方向に摺動する
第２の摺動体（２３）の案内手段（３３，３４）、Ｘ軸
方向に摺動する摺動体（２１）の案内手段（３５，３
６）をエレクタ旋回中心を通る直線を中心にしてＸ軸方
向に振り分けて配置したことにより、エレクタ有効内空
（図１のＬ寸法）が大きくとれるので、エレクタ有効内
空を貫通する作業デッキ、ずり出し装置等の必要スペー
スを確保しやすくなり、セグメント自動組立装置をシー
ルドに搭載する上での寸法的制約を少なくすることがで
きる。

【００２８】また、図５〜図８に示す従来技術のセグメ
ント自動組立装置では、ガイドレール２０ｂ，２１ｄ、
リニアベアリング２１ａ，２３ｃ、ジャッキ２２，２４
などの位置修正機構の構成要素がエレクタリング３の径
方向に重なって配置されているのに対して、本発明では
前記のように位置修正機構の第２の摺動体（２３）の案
内手段（３３，３４）、第３の摺動体（２１）の案内手
段（３５，３６）がＸ軸方向に分散して配置されている
ため、これら要素の保守、点検も容易に行えるようにな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるセグメント自動組立装置の一実施
例の正面図。

【図２】図１のII−II断面図。

【図３】図１のIII−III断面図。

【図４】図２のIV−IV断面図。

【図５】従来技術によるセグメント自動組立装置の一部
切断した正面図。

【図６】図５のVI−VI断面図。

【図７】図５のVII−VII断面図。

【図８】図５のVIII−VIII断面図。

【符号の説明】

１…シールド本体、３…エレクタリング、５…アーム
（第１の摺動体の案内手段）、６…ガイドロッド（第１
の摺動体の案内手段）、７…押付ジャッキ（第１の摺動
体の駆動手段）、２１…横スライドフレーム（第３の摺
動体）、２２…横スライドジャッキ（第３の摺動体の駆
動手段）、２３…前後スライドフレーム（第２の摺動
体）、２４…前後スライドジャッキ（第２の摺動体の駆
動手段）、２５…姿勢修正機構、３０…セグメントガイ
ド、３１…セグメント把持機構、３２…押付スライドフ
レーム（第１の摺動体）、３３…ガイドレール（第２の
摺動体の案内手段）、３４…リニアベアリング（第２の
摺動体の案内手段）、３５…ガイドレール（第３の摺動
体の案内手段）、３６…リニアベアリング（第３の摺動
体の案内手段）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小澤 肇 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 田中 康雄 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 渡辺 洋 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 筒井 真作 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 東海林 宏明 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 中島 吉男 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (72)発明者 服部 誠 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社 日立製作所機械研究所内 (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) E21D 11/40

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機内に搬入されたセグメン
   トを既設セグメントに合わせてリング状に組み立てるた
   め、セグメント把持機構を内蔵したセグメントガイド
   と、該セグメントガイドをシールド本体の周方向に移動
   させることができる旋回機構と、シールド本体の軸線方
   向に延びる軸をＺ軸、シールド本体の径方向に延びる軸
   をＹ軸、Ｚ軸およびＹ軸に直交する他の１軸をＸ軸とす
   るとき、セグメントガイドをＸ軸方向、Ｙ軸方向および
   Ｚ軸方向に移動させることができる位置修正機構と、セ
   グメントガイドをＸ軸、Ｙ軸およびＺ軸の回りに回動さ
   せることができる姿勢修正機構とを備えたセグメント自
   動組立装置において、前記旋回機構の構成要素であるエ
   レクタリングの軸対称位置に振り分け配置され、それぞ
   れＹ軸方向に摺動可能なように案内手段を介してエレク
   タリングに支持された第１の摺動体およびその駆動手段
   と、Ｚ軸方向に摺動可能なように両端部が案内手段を介
   して前記第１の摺動体のそれぞれに吊り下げ支持された
   第２の摺動体およびその駆動手段と、Ｘ軸方向に摺動可
   能なように案内手段を介して前記第２の摺動体に吊り下
   げ支持された第３の摺動体およびその駆動手段とで前記
   位置修正機構を構成し、前記第３の摺動体の中央部に前
   記姿勢修正機構およびセグメントガイドを吊り下げ支持
   し、前記第２、第３の摺動体のそれぞれの案内手段をエ
   レクタ旋回中心を通る直線を中心にしてＸ軸方向に振り
   分けて配置したことを特徴とするセグメント自動組立装
   置。