JP3026951B2

JP3026951B2 - エレクター装置

Info

Publication number: JP3026951B2
Application number: JP9285009A
Authority: JP
Inventors: 健一折出
Original assignee: Kawasaki Jukogyo KK
Current assignee: Kawasaki Motors Ltd
Priority date: 1997-10-17
Filing date: 1997-10-17
Publication date: 2000-03-27
Anticipated expiration: 2017-10-17
Also published as: JPH11117695A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】請求項に係る発明は、掘削さ
れたトンネルの内面にセグメント壁を構築するため、セ
グメント片を把持して移動する機能をもつエレクター装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機の後部には、一般に、そ
れが掘削したトンネルの内面に支保としての壁を構築す
る目的でエレクター装置が配置される。同装置は、その
先端にある把持部によってセグメント片を一個ずつ把持
（単に引っ掛けて取り付ける場合も「把持」と呼んでい
る）し、トンネル内面の各施工部位にまで移動するもの
である。同装置によって適所に運ばれたセグメント片の
間をボルト・ナット等で連結することにより、セグメン
ト壁が構築される。

【０００３】エレクター装置としては、門型形状のフレ
ームの先にセグメントの把持部が設けられ、そのフレー
ムが、トンネルの内面に沿って旋回しトンネルの半径方
向にも移動する形式のものがよく知られている。その門
型のフレームが一体として旋回し、または移動すること
によって、把持部にて把持したセグメントを施工部位へ
移動するのである。

【０００４】しかし、トンネルの横断面形状が単円でな
い場合（たとえば複数の円がつながった形状や、楕円
形、馬蹄形、矩形等の場合がある）には、いわゆる関節
型のエレクター装置が使用されることも多い。関節型の
エレクター装置とは、関節部を介して複数のアーム部材
が接続され、その関節部を中心にアーム部材間を角度変
位させる形式のものである。関節型の同装置は、関節部
を曲げたり伸ばしたりすることによって先端の把持部を
任意の部位に届かせやすいため、トンネルの横断面形状
が単円でない場合にも比較的簡単な構成によってセグメ
ント壁の構築を可能にする。

【０００５】図６は、二連円の横断面形状をもつトンネ
ルを掘削するシールド掘進機５１の内部に、従来使用さ
れている関節型（多関節型）のエレクター装置６０が配
置された例を示している。同装置６０は２基のアーム機
構６２（６２Ａ・６２Ｂ）からなり、それらの基部６３
は、シールド掘進機５１内の旋回ドラム６１上に取り付
けられている。基部６３の先にはそれぞれ、第一アーム
６５・第二アーム６７・セグメント把持部６９といった
アーム部材がピン（軸）状の関節６４・６６・６８を介
して順に接続され、それら各アーム部材６５・６７・６
９間に油圧シリンダ７１・７２・７３が接続されてい
る。旋回ドラム６１が３６０°回転するほか各アーム部
材６５・６７・６９間が油圧シリンダ７１・７２・７３
によって角度変位することに基づき、把持部６９は任意
の位置にまで移動する。すなわち、二連円のうち直径の
大きい円形部分（大円部分）および小さい円形部分（小
円部分）の各内側の適切な部位にまで、２基のアーム機
構６２Ａ・６２Ｂのうちいずれか（または両方）がセグ
メント片Ｓ（大円部分のＳ１および小円部分のＳ２）を
適切に移動できる。なお、図示の関節型エレクター装置
６０と同様な装置は、特開平７−７６９９８号公報に記
載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】図６のエレクター装置
６０では、図示右方にある小円部分の内側にセグメント
片Ｓ（Ｓ２）を運ぶために２基のアーム機構６２Ａ・６
２Ｂが不可欠である。すなわち、小円部分の下半部の位
置にまでセグメント片Ｓを運ぶには、図示右方のアーム
機構６２Ａについて図の状態から第一アーム６５および
第二アーム６７等の角度を変えて右方下部の仮想線のよ
うに把持部６９を差し出させる一方、小円部分の上半部
の位置にセグメント片Ｓを運ぶには、旋回ドラム６１を
１８０°前後旋回させて図示左方のアーム機構６２Ｂを
右方へ移したうえ、上記と同様にアーム部材６５・６７
等を変位させて右方上部の仮想線のように把持部６９を
差し出す。アーム機構６２Ａ・６２Ｂのうちどちらか一
方のみでは、小円部分のうち一部（上半部か下半部）に
はセグメント片Ｓを運ぶことができない。したがって図
６のような形式のエレクター装置６０においては、アー
ム機構６２の数を１基にして構成を簡単化することが不
可能である。

【０００７】図６の装置６０が、アーム機構６２のうち
一方のみでは小円部分の一部にセグメント片Ｓを運ぶこ
とができない理由は、下記イ)〜ハ)のとおりである。

【０００８】イ) 各アーム機構６２におけるアーム部材
６５・６７・６９は、ピン状の関節６４・６６・６８を
介して接続され油圧シリンダ７１・７２・７３によって
角度変位させられるため、各関節６４・６６・６８おい
て本来とは逆の向きに屈曲することはできない。そのよ
うにいわゆる逆関節状に屈曲させようとしても、油圧シ
リンダ７１・７２・７３自身がアーム部材６５・６７・
６９に当たるなどして屈曲を妨げるからである。したが
って、たとえばアーム機構６２Ａにおいて、図示のよう
に右方にある状態から小円部分の上半部に把持部６９を
届かせることは不可能である。

【０００９】ロ) 旋回ドラム６１を１８０°前後旋回さ
せて図示右方のアーム機構６２Ａを左方に移したうえ、
そのアーム機構６２Ａを、大円部分の中央付近を横切ら
せて小円部分の上半部に届くよう右方に伸ばすことは、
不可能である。図示中央部分の空間Ｘには種々の配線・
配管やコンベヤ等（いずれも図示せず）が配置されてい
るため、仮にアーム部材６５・６７・６９を図示よりも
かなり長くしたとしても、中央のその空間Ｘを横切って
アーム機構６２Ａが左方から右方へ伸びることは許され
ないのである。

【００１０】ハ) 以上により、図６において右方にある
アーム機構６２Ａのみでは小円部分の上半部の位置にセ
グメント片Ｓを運ぶことができない。一方、図６におい
て左方にあるアーム機構６２Ｂのみでは、上記イ)・ロ)と
同様の理由により、小円部分の下半部の位置にセグメン
ト片Ｓを運ぶことが不可能である。

【００１１】図６に示したエレクター装置６０のみには
限らず、従来の関節型エレクターでは、トンネルの横断
面形状が単円でない場合に、やはり複数のアーム機構が
不可欠になり構成が複雑になっている場合が多い。上記
イ)のとおり角度変位の向きに制限があること等に基づい
て、１基のみのアーム機構では、先端の把持部をトンネ
ル内のあらゆる部位には移動させ得ないからである。

【００１２】請求項に記載の発明は、アーム機構が１基
のみであるなど簡単な構成であっても、横断面形状が単
円でないトンネルにおける内面全域にセグメントを移動
できる等の利点があるエレクター装置を提供することで
ある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載したエレ
クター装置は、セグメント片の把持部を含む複数のアー
ム部材（リンク）を、関節部を介して角度変位し得るよ
うに連結し、ある関節部をはさむ二つのアーム部材間
を、当該関節部の外側を通って各アーム部材の長手方向
に張り渡された複数のロープによって接続し、かつ、長
さおよび張力の変更手段を各ロープに設けた−ことを
特徴とする。なお、ここにいう「把持」はエレクター装
置がセグメント片を持つことを表す広い意味の用語であ
り、単に引っ掛けてぶら下がった状態に支持することを
も含む。

【００１４】この請求項１のエレクター装置では、上に
いうある関節部の外側に通された複数のロープのうちい
ずれかに上記変更手段で強い張力を与えてその長さを短
くすると、その関節部を中心にしてアーム部材間が角度
変位（屈曲）をなす。そのときの角度変位は、上記のよ
うに短くするロープの側において二つのアーム部材間の
角度が小さくなる向きに生じる。人の腕が筋肉の収縮に
よって曲がるのと同様である。一方、その関節部をはさ
んで上記と異なる側に通されているロープに強い張力を
与えて長さを短くすると、上記とは異なる、そのロープ
の側で角度が小さくなるようにアーム部材間が角度変位
する。

【００１５】このように、ある関節部の外側に通した各
側のロープに別々に強い張力を付与して各長さを変更さ
せれば、その関節部を中心にしてアーム部材間を正・逆
いずれの向きにも屈曲させることができる。どの向きに
屈曲させる場合にも、アーム部材間の角度の最大変位
は、ロープの長さが変更され得る範囲と、当該関節部を
はさんでアーム部材間が互いに接触し合わない形状的な
限界とによって定まる。従来のエレクター装置とは違っ
てアーム部材間に油圧シリンダ等を設ける必要はなく、
それらシリンダ等によって屈曲が妨げられることがない
ため、いずれの向きにも屈曲度合いは十分に確保され得
る。

【００１６】つまりこの請求項１のエレクター装置にお
いては、一以上の関節部においてアーム部材間が正・逆
の両方に十分な範囲で屈曲し得ることになるため、トン
ネル内において、セグメント把持部を、従来のエレクタ
ー装置におけるよりもはるかに広い部位へ移動させるこ
とが可能になる。したがって、このエレクター装置につ
いては、図６にいうアーム機構（セグメント把持部を含
むアーム部材を一組含むもの）を１基のみ旋回ドラム上
に配置した簡単なものに構成したとしても、横断面形状
が単円でない多種類のトンネルに対するセグメント壁の
構築が可能である。

【００１７】なお、ロープとしては、高張力ワイヤのほ
か炭素繊維を含むものなど、引張強度の優れたものを使
用するとよい。そうすると、構成が簡単であるためにア
ーム部材等として太い高剛性のものを使用できることと
相俟って、このエレクター装置の負荷能力や寿命が向上
することになる。

【００１８】請求項２に記載のエレクター装置は、上記
の関節部を、球面かまたは中心軸の交差する二組の円筒
面かのいずれかに沿って二つのアーム部材間を角度変位
させるもの（つまり球面継手または自在継手）としたこ
とを特徴とする。

【００１９】この請求項２のような関節部を有するエレ
クター装置では、その関節部を介して、三次元内のあら
ゆる方向にアーム部材間が角度変位することができる。
つまり、関節部がピン状である場合と違って、上記のよ
うに球面または二組の円筒面を含む場合には、それをは
さむアーム部材間の角度変位が一平面内には限られな
い。そのような角度変位が可能である以上、セグメント
片を把持する把持部は、トンネルの長手方向と直角な断
面内で上記（請求項１）のように広い部位に移動し得る
のみでなく、その断面内から外れる方向にも移動するこ
とができる。把持部がこのように移動すると、エレクタ
ー装置に対するセグメントの供給が容易になる。エレク
ター装置の真下の位置にセグメントが供給されない場合
でも、エレクター装置が把持部をトンネルの前方または
後方に移動してそのセグメントを取りに行くことが容易
になるからである。

【００２０】請求項３のエレクター装置は、上記のロー
プを、上記関節部をはさむ二つのアーム部材のうちに関
節部付近でロープごとに形成されたガイド穴に通してい
ることを特徴とする。

【００２１】上記の各ロープは、各アーム部材に設けた
大きな一つの穴の中にまとめて通されていてもよいが、
この請求項３のように、アーム部材中にロープごとに形
成した比較的細い穴に個別に通すのが好ましい。請求項
２のようにアーム部材間の角度変位が一平面内には限ら
れないエレクター装置においては、把持部が有するセグ
メントの重量等に起因して関節部においてアーム部材間
が大きくねじれる可能性があるが、請求項３のようにす
ればそのようなねじれを小さくできるからである。つま
り、上記のように個別にロープを通しておくと、強い張
力を付与したとき、ロープは、一方のアーム部材におけ
る当該ロープのガイド穴と他方のアーム部材における同
じロープのガイド穴とを近づける力を発揮するからであ
る。ガイド穴同士を近づけるような力は、アーム部材間
のねじれを小さくする力でもあるため、このエレクター
装置では、関節部をはさむアーム部材間のねじれが小さ
く抑制されることになる。したがって、ねじれを抑える
目的でアーム部材に対し斜めに油圧シリンダを配置する
こと等が不要になる。

【００２２】請求項４のエレクター装置は、断面形状が
単円でないトンネルを掘削するためのシールド掘機に搭
載したことを特徴とする。

【００２３】図６を用いて先に説明したように、従来の
関節型エレクター装置によってセグメント壁を構築する
場合、横断面形状によっては装置内に複数基のアーム機
構が不可欠になり、装置の構成が複雑になることがあ
る。しかしながら請求項１〜３に記載したエレクター装
置によれば、アーム機構が１基などという簡単な構成で
ありながら、複雑な横断面形状を有するトンネルの内面
にもセグメント壁を構築しやすい。１基のアーム機構の
先端にある一つの把持部が、前述のとおり極めて広い部
位へ移動し得るからである。請求項４に記載したシール
ド掘進機は、単円でない複雑な横断面形状を有するトン
ネルを専ら掘削するものであるから、それに搭載された
上記のエレクター装置は、上述した独自の有用性をつね
に効果的に発揮してトンネルの形成を円滑化することが
できる。

【００２４】なお、横断面形状が単円でないトンネルを
掘削するためのシールド掘進機は、近年、その開発が盛
んになりつつある。そのようなシールド掘進機によっ
て、地下鉄の複線部分や駅の部分などを効率的に形成す
ることができるからである。かかるシールド掘進機にお
いて有用性を発揮するこのエレクター装置は、したがっ
て、今後のトンネル掘削工事において極めて重要な役割
を果たすといえる。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１〜図３に、発明の実施につい
ての一形態を示す。図１は、シールド掘進機１の後部を
後方から見た図であり、図２は、その図１におけるII−
II矢視図である。また図３は、図１におけるIII部の詳細
図であって、エレクター装置１０における二つのアーム
部材１５・１７間の接続部付近を断面にて示すものであ
る。

【００２６】図１に示すように、シールド掘進機１は、
大円と小円との二つの円形部分が一部を重ねた状態に連
なった、いわゆる二連円の横断面形状を有するトンネル
を掘削するものである。シールド掘進機１の外筒には大
円の外筒部分２Ａと小円の外筒部分２Ｂとが含まれ、そ
れぞれの部分の内側にシールドジャッキ３が複数配置さ
れている。各シールドジャッキ３を後ろ向きに伸ばし、
図２のように後方に構築されたセグメント壁Ｓ１・Ｓ２
（壁Ｓ１は大円の部分に、壁Ｓ２は小円の部分に構築さ
れている）の端面を押すことによって前方への推進力が
もたらされる。シールド掘進機１は前面にカッター（図
示せず）を備えているため、上記のように推進力を得な
がらそのカッターを駆動することにより、図１の外形と
同じ横断面形状のトンネルを掘削する。

【００２７】トンネルの内面にセグメント壁Ｓ１・Ｓ２
を構築する目的で、シールド掘進機１の後部にはエレク
ター装置１０を配備している。エレクター装置１０は、
後述する１基のアーム機構１２を中心に構成した多関節
型のもので、その先端の把持部１９によって未施工のセ
グメント片Ｓを把持し、トンネル内の各部位にまで運
ぶ。そうして適所に運ばれたセグメント片Ｓを、施工ず
みのセグメント壁Ｓ１・Ｓ２に対し自動機械または作業
員が締結することにより、セグメント壁Ｓ１・Ｓ２の構
築を進めるのである。

【００２８】セグメント片Ｓをもつ把持部１９を、トン
ネル内のあらゆる部位へ自在に移動し得るよう、このエ
レクター装置１０はつぎのとおり構成している。

【００２９】図１のように、まずシールド掘進機１の後
部に、自在に回転させ得るように旋回ドラム１１を組み
込み、その外側に基部フレーム１３を取り付ける。基部
フレーム１３の一端には関節部１４を介して第一アーム
１５の基端を接続し、その第一アーム１５の先端にはさ
らに関節部１６を介して第二アーム１７を接続する。そ
して、第二アーム１７の先端に、やはり関節部１８を介
して前記の把持部１９を接続する。つまり、把持部１９
を含む三つのアーム部材１５・１７・１９（第一アーム
１５・第二アーム１７・把持部１９を「アーム部材」と
総称する）を、旋回ドラム１１上の基部１３の先に三つ
の関節部１４・１６・１８を介して接続したのである。
基部フレーム１３上にアーム部材１５・１７・１９をこ
うして接続したものをアーム機構１２と呼ぶが、そのア
ーム機構１２が、トンネル内面に沿って旋回ドラム１１
とともに回転し、かつ上記の各関節部１４・１６・１８
において適宜屈曲することにより、先端の把持部１９が
トンネル内の任意の部位にまで移動することができる。
なお、把持部１９は、セグメント片Ｓ上のブラケット
（図示せず）にピン（同）を介して結合させられ、か
つ、セグメント片Ｓの内面に揺れ止め部材（同）を押し
当てることにより、セグメント片Ｓを一個ずつ把持する
ように構成している。

【００３０】各関節部１４・１６・１８と、その部分に
おいてアーム機構１２を屈曲させる駆動手段として、屈
曲方向が三次元的で正逆両向きにも角度変位が可能なも
のを採用している。すなわち図３(ａ)のように、まず関
節部１６としては、アーム部材１７の基端に一体化した
球面１６ｂにアーム部材１５の先端の凹部球面１６ａを
接合した、いわゆる球面継手を使用する。そして屈曲の
ための駆動手段としては、関節部１６の外側を通して４
本の高張力ワイヤロープ２０（２０Ａ〜２０Ｄ）をアー
ム部材１５・１７間に張り渡し、各ロープ２０を、アー
ム部材１５の内部に配置した油圧シリンダ２１に接続す
る。シリンダ２１のそれぞれには油圧装置（図示せず）
から個別に油圧作動油を供給することとし、シリンダ２
１ごとに力と伸縮量との制御ができるようにした。つま
り、シリンダ２１と油圧装置等とを各ロープ２０の張力
および長さの変更手段としたのである。そして各シリン
ダ２１の基端側（図３(ａ)の上部）は、球面ブシュ２２
ａつきのピン２２を介してアーム部材１５の内部に連結
し、各シリンダ２１の先端側はジョイント２１ａによっ
てロープ２０と接続し、各ロープ２０のもう一方の先
は、アーム部材１７に通したうえ先端金具２３によって
アーム部材１７に係止している。

【００３１】関節部１６とその駆動手段とを以上のよう
に構成したことにより、アーム部材１５に対するアーム
部材１７の屈曲向きは全方向に自在に定めることができ
る。たとえば、図３(ｂ)において左方にあるロープ２０
Ａ・２０Ｄの長さのみを、それらに接続された油圧シリ
ンダ２１を縮めることによって短くすれば、図３(ａ)に
実線で示した（または図１に示した）向きにアーム部材
１５・１７間を屈曲させることができる。逆に、図３
(ｂ)の右方に示したロープ２０Ｂ・２０Ｃのみを短くす
れば、図３(ａ)の右方の仮想線のように、上記とは正反
対の向きにアーム部材１５・１７間を屈曲させることが
可能である。関節部１６（および他の関節部１４・１
８）がこのように正逆両方に屈曲し得ることから、図１
に示すエレクター装置１０は、旋回ドラム１１上にアー
ム機構１２を１基のみ備えるものでありながら、外筒部
分２Ｂが形成する小円の部分を含めてトンネル内のあら
ゆる部位にセグメント片Ｓを運ぶことができる。その
際、種々の配線・配管等が配置されている中央部分の空
間ｘを避けてアーム機構１２が移動することはもちろん
である。なお、アーム機構１２は、トンネルの長手方向
と直角に広がる平面内におさまっていてその平面内で荷
重を受けるのが通常であるため、アーム部材１５・１７
・１９間の各４本のロープ２０は、トンネルの内側と外
側とに２本ずつ平行に伸びるように（つまり、図３のよ
うに、アーム機構１２の通常の屈曲方向と直角な面内に
２本のロープ２０が存在するように）張り渡している。
そうすれば、通常時にアーム部材１７にかかる荷重を各
２本のロープ２０に分けて均等に支えることができ、強
度的に有利だからからである。

【００３２】図３におけるすべてのロープ２０の長さを
等しくすれば、アーム部材１５・１７間はいずれの向き
にも屈曲させないで、図３(ａ)の中央の仮想線のように
真っすぐにすることができる。ただし、アーム部材１５
における凹部球面１６ａは浅く、その半径分の深さしか
ないため、相手方の球面１６ｂとからなるその関節部１
６が外れないようにするためには、各シリンダ２１によ
ってすべてのロープ２０に適度な張力（後述）をかけて
おく必要がある。凹部球面１６ａを浅くしたのは、関節
部１６の構成を簡単にするとともに、アーム部材１５・
１７間の角度変化の範囲を広く確保するためである。

【００３３】関節部１６の外側を通した４本のロープ２
０は、図３のとおり、アーム部材１５・１７の端部付近
にそれぞれ形成した各４つのガイド穴２５・２６のうち
に１本ずつ通している。関節部１６として図示のように
球面継手を使用した場合、荷重（図１等に示すセグメン
ト片Ｓなど）の重心の偏り方によってはその球面を中心
にしてアーム部材１５・１７間がねじれる可能性があ
る。ところが、このように各ロープ２０を１本ずつガイ
ド穴２５・２６に通しておけば、各ロープ２０に強い張
力を付与したとき、ガイド穴同士を近づけるそのロープ
２０の力によってアーム部材１５・１７間のねじれを小
さくできるのである。

【００３４】関節部１６やロープ２０等に関する以上の
ような構成と機能とは、図１に示す他の部分、すなわち
関節部１４をはさむ基部フレーム１３とアーム部材１５
との間についても、また関節部１８をはさむアーム部材
１７・１９間についても同様である。

【００３５】各関節部１４・１６・１８においてその両
側のアーム部材間を全方向に自在に屈曲させ得ることか
ら、このエレクター装置１０は、図２の仮想線のよう
に、一平面におさまらない動きをなすことも可能であ
る。つまり、エレクター装置１０のアーム機構１２は、
通常は基部フレーム１３を通ってトンネルの長手方向と
直角に広がる平面内で動作するが、図３(ｂ)におけるロ
ープ２０Ｃ・２０Ｄの長さのみを短くするなどにより関
節部１４・１６の屈曲方向を適宜選択すれば、図２の仮
想線で示したようにアーム部材１５の先端部以下をトン
ネルの後方（または前方）へ差し出すことも可能であ
る。こうしてアーム機構１２の先の把持部１９をトンネ
ルの軸長方向にも移動させ得ることから、このエレクタ
ー装置１０に対しては、その真下の位置にセグメント片
Ｓが供給されることが不可欠でない。つまり、エレクタ
ー装置１０へのセグメント片Ｓの供給が容易になり、当
該供給装置を低コストで構成できることになる。

【００３６】このエレクター装置１０においては、アー
ム機構１２における関節部１４・１６・１８の角度をつ
ぎのようにして制御している。まず構成面では、図３の
ように４本のロープ２０に接続した油圧シリンダ２１
に、油圧配管（図示せず）を介して前述の油圧装置（図
示せず）を接続しているほか、その伸縮長さを検知する
ストロークセンサー（図示せず）をそれぞれ付設してい
る。各ストロークセンサーは、油圧装置に併設した演算
手段（図示せず）に接続しており、各シリンダ２１の伸
縮長さについての同センサーの信号をもとに、その演算
手段に関節部１６の屈曲向きと角度とを演算させる。演
算結果が希望どおりの向きおよび角度であるかを知るた
めの比較手段（図示せず）、さらにはその比較結果に応
じて供給油圧を調節する調節手段（図示せず）も、上記
の油圧装置に併設している。以上の点は、図３に示す関
節部１６のみでなく、関節部１４・１８についても同様
である。

【００３７】アーム機構１２を停止させた通常の状態で
は、各油圧シリンダ２１（のロッド側油圧室）に適度の
油圧力をかけることによって、すべてのロープ２０に適
度な張力を付与する。このとき、浅い凹部球面１６ａを
有する関節部１６が外れないようにするため、全ロープ
２０の張力の合計はアーム部材１７の重さやそれより下
方のアーム部材１９およびセグメント片Ｓ等の合計重量
を超えるものである必要がある。図１のように関節部１
４・１６・１８を曲げた好ましい状態を保つためには、
上記のようなストロークセンサーと演算手段・比較手段
・調節手段を介して油圧装置が各シリンダ２１に油圧を
供給し、ロープ２０のそれぞれに適切な張力を付与して
いることになる。他の関節部１４および１８についても
同様である。

【００３８】アーム機構１２において関節部１４・１６
・１８のいずれかをどちらかの方向へ屈曲させる際に
は、屈曲するとき内側になる側の油圧シリンダ２１（の
ロッド側油圧室）の圧力が（したがってその側のロープ
２０の張力が）他の側のシリンダ２１の圧力に比べて高
くなるように油圧装置から油圧を供給する。そして油圧
装置は、ストロークセンサーと演算手段・比較手段・調
節手段の作用により、各関節部１４・１６・１８が所望
の屈曲向き・角度になったと判断されたときその油圧の
供給を停止する。アーム機構１２に前述のような一平面
におさまらない動きをさせる場合（図２）にも、また関
節部１６等を中心にしてアーム部材１５・１７などの間
が多少ねじれる場合にも、油圧装置は、こうし監屈曲の
向きと角度とを検知し調節等しながら各シリンダ２１へ
の供給油圧をコントロールする。

【００３９】図４は、図１のアーム機構１２のうちに採
用できる他の形式の関節部３１を示す断面図である。図
示の例では、アーム部材１５・１７をつなぐ関節部３１
に、いわゆる自在継手（ユニバーサルジョイント）を使
用している。すなわち、図４(ｂ)のように、二組の円筒
軸（円筒面をもつ軸）３２ａ・３２ｂを十字形に交差さ
せた継手部材３２を介して、アーム部材１５とアーム部
材１７とを連結している。具体的には、一直線上にある
一組の円筒軸３２ａを、アーム部材１５の先端に形成し
た円筒穴に回転自在に係合させ、他の一組の円筒軸３２
ｂは、アーム部材１７の先端の円筒穴に回転自在に係合
させる。これら二組の円筒軸３２ａ・３２ｂがそれぞれ
自在に回転することにより、アーム部材１５・１７間は
三次元空間内のあらゆる方向に屈曲することができる。
したがって、図１に示すエレクター装置１０は、アーム
機構１２のうちにこのような関節部３１を含む場合に
も、その１基のみのアーム機構１２によってトンネル内
のあらゆる部位にセグメント片Ｓを運ぶことができる。
アーム機構１２の先の把持部１９を、トンネルの軸長方
向に沿った前後の向きに移動することももちろん可能で
ある。

【００４０】図４のこの例は、油圧シリンダ２１等にそ
れぞれ接続した４本のロープ２０によってアーム部材１
５・１７間をつないでいる点、また、そのロープ２０の
それぞれを、当該アーム部材１５・１７の端部付近でロ
ープ２０ごとに形成されたガイド穴２５・２６に通して
いる点で、図３の場合と共通である（共通部分には同じ
符号を付している）。図示を省略したが、関節部３１の
屈曲角度等を制御するために、シリンダ２１や油圧装置
にストロークセンサーや演算手段・比較手段・調節手段
を付設している点も同じである。しかし、図３の場合と
違ってこの図４の例では、４本のシリンダ２１のうち２
本をアーム部材１５の内部に配置し、他の２本をアーム
部材１７の内部に配置している。その方がアーム部材１
５・１７間の重量バランスをとりやすいからである（図
３の例においてもこのようにシリンダ２１を配置するこ
とは可能である）。またこの図４の例では、継手部材３
２の二組の円筒軸３２ａ・３２ｂの各全周を、アーム部
材１５・１７の各円筒穴の内側に嵌めることにより、両
者を外れ難いように結合させている。継手部材３２にお
ける円筒軸３２ａ・３２ｂの径は、図３の例における球
面１６ｂ等の径よりもかなり小さいため、このように接
続してもアーム部材１５・１７間の角度変化の範囲を広
く確保できるからである。かかる接続形式を有すること
から、この例では、ロープ２０の張力をゼロにしても関
節部３１が外れないというメリットがある。

【００４１】つづく図５は、さらに他の形式の関節部３
４を示す断面図である。アーム部材１５・１７をつなぐ
図示の関節部３４はいわゆるピンジョイントであって、
図５(ｂ)のように、１本の直線状の円筒軸３５にアーム
部材１５・１７の各端部を係合させている。この円筒軸
３５を中心に揺動回転することにより、アーム部材１５
・１７は、二次元内において正・逆いずれの方向にも屈
曲することが可能である。この例でも、油圧シリンダ２
１等に接続したロープ２０（ただしロープ２０は２本で
ある）によってアーム部材１５・１７間をつないでいる
点、また、そのロープ２０のそれぞれを、当該アーム部
材１５・１７の各端部付近でロープ２０ごとに形成され
たガイド穴２５・２６に通している点など、図３と共通
の構成をとっている（共通部分には同じ符号を付してい
る）。シリンダ２１や油圧装置の制御手段についても図
３と同様である。したがって、図１に示すエレクター装
置１０は、図５の関節部３４ばかりを含むただ１基のア
ーム機構１２からなる場合にも、いわゆる逆関節状の変
位をともなう動き（ただし一平面内の動きに限られる）
をなすことができ、トンネル横断面内のあらゆる部位に
セグメント片Ｓを運ぶことが可能である。なお、図５の
例では、円筒軸３５を介したアーム部材１５・１７間の
接続形式として、図４の場合と同様、容易には外れ難い
ものを採用している。

【００４２】

【発明の効果】請求項１に記載したエレクター装置で
は、一以上の関節部においてアーム部材間が正・逆の両
方に屈曲し得るため、トンネル内の広い範囲内にセグメ
ント把持部を自在に移動させることが可能である。した
がって、このエレクター装置は、アーム機構を１基のみ
有する簡単なものに構成されたとしても、横断面形状が
単円でないトンネルに対するセグメント壁の構築を可能
にする。

【００４３】請求項２に記載のエレクター装置では、関
節部を介して三次元内のあらゆる方向にアーム部材間が
角度変位することができるので、把持部が、トンネルの
長手方向にも自在に移動することができる。そのため、
このエレクター装置に対してはセグメントの供給が容易
である。

【００４４】請求項３のエレクター装置は、請求項２の
エレクター装置において生じやすいアーム部材間のねじ
れを、小さく抑制することができる。

【００４５】請求項４のエレクター装置は、簡単な構成
の装置ででも横断面形状の複雑なトンネルの内面に円滑
にセグメント壁を構築させるという独自の有用性をつね
に効果的に発揮して、トンネルの形成を円滑化すること
ができる。横断面形状が単円でないトンネルは地下鉄路
線等の形成を効率化するものであるから、このエレクタ
ー装置の役割は今後ますます増大するといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施について一形態を示す図であり、エ
レクター装置１０（断面にて示す）を含めてシールド掘
進機１の後部を後方から見た図である。

【図２】図１におけるII−II矢視図であり、シールド掘
進機１の後部についての縦断面図である。

【図３】図３(ａ)は、図１におけるIII部の詳細図であ
って、エレクター装置１０における二つのアーム部材１
５・１７間の接続部分付近を断面にて示すものである。
また図３(ｂ)は、図３(ａ)におけるｂ−ｂ断面図であ
る。

【図４】図４(ａ)は、図１のエレクター装置１０に採用
できる、図３以外の形式の関節部３１についての断面図
である。また図４(ｂ)は、図４(ａ)におけるｂ−ｂ断面
図である。

【図５】図５(ａ)は、さらに他の形式の関節部３４を示
す断面図である。また図５(ｂ)は、図５(ａ)におけるｂ
−ｂ断面図である。

【図６】従来のエレクター装置６０を含めてシールド掘
進機５１の後部を後方から見た図である。

【符号の説明】

１シールド掘進機１０エレクター装置１２アーム機構１５アーム部材（第一アーム）１７アーム部材（第二アーム）１９アーム部材（把持部）１４・１６・１８関節部２０（２０Ａ・２０Ｂ・２０Ｃ・２０Ｄ）ロープ２５・２６ガイド穴Ｓセグメント片

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル内面にセグメント壁を構築する
ためセグメント片を把持し移動するエレクター装置であ
って、セグメント片を把持する把持部を含む複数のアーム部材
が、関節部を介して角度変位し得るように連結され、ある関節部をはさむ二つのアーム部材間が、当該関節部
の外側を通って各アーム部材の長手方向に張り渡された
複数のロープによって接続されており、長さおよび張力
の変更手段が各ロープに設けられていることを特徴とす
るエレクター装置。
【請求項２】上記の関節部が、球面または中心軸の交
差する二組の円筒面に沿って二つのアーム部材間を角度
変位させるものであることを特徴とする請求項１に記載
のエレクター装置。
【請求項３】上記のロープが、上記関節部をはさむ二
つのアーム部材のうちに関節部付近でロープごとに形成
されたガイド穴に通されていることを特徴とする請求項
２に記載のエレクター装置。
【請求項４】断面形状が単円でないトンネルを掘削す
るためのシールド掘進機に搭載されていることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載のエレクター装置。