JP3116145B2 - 配管延伸装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、概略水平状態に接続状
態として連設された配管に沿って移動して、既設の配管
に新たに配管を接続する配管延伸装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】掘削機により地中に掘削坑を形成するシ
ールド工事においては、例えば、泥水掘削工法に用いら
れる送排泥パイプのように、配管を順次接いで延伸する
ことにより地上の装置から地中の掘削機まで配管を設置
する。前記設置すべき配管は、前記掘削機の掘進に伴
い、掘削方向最前部に位置する配管に順次新たな配管を
接続して延伸する。前記配管の延伸作業は、掘削方向最
前部に位置する配管とこの配管の前部に接続されている
伸縮機構を切り離すとともに、予め接続位置に仮置きし
た接続すべき配管を前記最前部に位置する配管の先端部
に接続する。前記伸縮機構は最前部に位置する配管と掘
削機の間に介在させて双方を送排泥可能に接続する伸縮
可能な可撓性ホース等で形成されているから、作業者
が、人力で前記最前部に位置する配管から切り離した
後、接続すべき配管の長さ分だけ縮めることにより設置
スペースを形成する。設置の完了した配管は、数人の作
業者で前後両端部をそれぞれ伸縮機構または既設の配管
の端部に継手を介してボルト等で締結することにより接
続する。そして、前記シールド工事は、接続作業の完了
後、再び掘削機を作動して、新たに接続した配管長分の
掘進と配管の延伸を交互に行う。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
ような配管延伸装置の場合、以下のような問題が生じて
いた。すなわち、前記配管の延伸作業は、接続位置に作
業者が立って目視しながら人力で伸縮機構の縮小を行う
ため、作業が大変であるほか、位置出し作業に時間がか
かり作業能率の低下の原因となっていた。また、伸縮機
構を縮め過ぎた場合には人力で通常工具を使って戻さね
ばならない上、接続すべき配管と既設の配管とを接続す
べき継手はビクトリックジョイント等を水密に接続する
必要があるから、伸縮機構の扱いや接続作業は熟練作業
者に頼らねばならないといった問題もある。

【０００４】本発明は、前述の課題に鑑みてなされたも
ので、配管の接続を能率良く行うことができる配管延伸
装置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の配管延伸装置で
は、前記延伸方向に沿って走行自在な走行台車と、この
走行台車の延伸方向前方に配置されて前後の配管を接続
する伸縮機構とを備え、走行台車に、接続すべき配管を
接続位置に吊り込むクレーン機構と、前記吊り込んだ配
管を接続位置で把持する把持機構と、接続位置で把持し
た配管を既設の配管及び伸縮機構に接続する接続機構
と、既設配管の新たに配管を接続すべき端部を検知する
端部検知センサと、この端部検知センサの出力に基づい
て走行台車の停止位置を制御する制御機構を取り付ける
ことを前記課題の解決手段とした。

【０００６】

【作用】本発明の配管延伸装置によれば、配管の接続位
置に移動した走行台車を操作することにより、配管の延
伸を自動的に行う。すなわち、前記配管の延伸は、ま
ず、既設の配管と伸縮機構を切り離した後、伸縮機構を
縮めつつ、端部検知センサが既設配管の前記切り離され
た端部を検知するまで走行台車を延伸方向に前進させ
る。次いで、接続位置に仮置きした配管をクレーン機構
で接続位置に吊り込むとともに、吊り込まれた配管を把
持機構で目的位置に把持した状態で接続機構を作動して
既設配管と接続する。以下、前記作業を繰り返すことに
より配管を延伸する。

【０００７】

【実施例】以下本発明の一実施例を、図１ないし図５を
参照して説明する。図中符号１は泥水掘削工法で地盤に
掘削坑を形成する掘削機（図示せず）の泥水を送排する
管路を自動的に延伸する本実施例の配管延伸装置であっ
て、２は走行台車、３は走行台車の延伸方向前方に設置
されて前後の配管を接続する伸縮機構、４は接続すべき
配管を接続位置に吊り込むクレーン機構、５は前記吊り
込んだ配管を接続位置で把持する把持機構、６は接続位
置で把持した配管を既設の配管または伸縮機構に接続す
る接続機構、７は既設配管の新たに配管を接続すべき端
部を検知する端部検知センサ、８は電気信号を発信して
配管延伸装置１の作動を制御する制御機構、９は接続す
べき配管を搬送する搬送台車、１０ａは前記走行台車２
及び伸縮機構３を構成する各装置が走行する第１レー
ル、１０ｂは搬送台車９が走行する第２のレール、Ｐａ
は既設配管、Ｐｂは配管延伸装置１で接続すべき新規配
管、Ｔは既設配管Ｐａ及び新規配管Ｐｂを設置すべきト
ンネルである。なお、トンネルＴは、前記配管延伸装置
１により泥水掘削工法で形成されている。また、既設配
管Ｐａ、新規配管Ｐｂは、トンネルＴ工事の送排泥を行
うものであって、２本平行に配設される。

【０００８】図１及び図２に示すように、配管延伸装置
１は、接続すべき既設配管Ｐａ、新規配管Ｐｂに沿って
延びる前記一対の第１のレール１０ａ上を走行する走行
台車２及び伸縮機構３で構成され、制御機構８の制御に
より自動的に新規配管Ｐｂの接合を行うように構成され
ている。前記第１のレール１０ａ、１０ａは、既設配管
Ｐａ、新規配管Ｐｂをその間に挟むようにして一対の平
行な対を成して設置されている。第１のレール１０ａ、
９の延伸方向前方（図１左側）に向かって左側部には、
接続すべき新規配管Ｐｂを搬送する搬送台車９が走行す
るための第２のレール１０ｂが第１のレール１０ａと平
行に敷設されている。なお、第１のレール１０ａ、１０
ｂは、地盤の掘削に伴って生じる排土を坑外へ搬出する
台車用の線路等に利用してもよい。

【０００９】走行台車２は、新規配管Ｐｂを接続位置に
吊り込むための配管吊り込み空間２ａが中央部に開口す
る構造となっている。走行台車２の配管吊り込み空間２
ａの前部分には、伸縮機構３の連絡配管１１が接続され
ている。また、配管吊り込み空間２ａの前後には、既設
配管Ｐａまたは伸縮機構３の端部と接続すべき新規配管
Ｐｂの端部とを接続可能な位置で把持機構５及び接続装
置６が取り付けられている。図３に示すように、配管吊
り込み空間２ａの後部部分には、既設配管Ｐａの端部を
検知する端部検知センサ７が取り付けられている。端部
検知センサ７は、超音波や電波等の非接触で既設配管Ｐ
ａ端部を検知する構成となっており、既設配管Ｐａ端部
の検知時に端部検知信号を制御機構８に伝達するように
なっている。配管吊り込み空間２ａの前後両端部には、
クレーン機構４、４が設置されている。これらクレーン
機構４、４は、作業者が手動又は自動操作することによ
り共に等しい動きをして搬送台車９から新規配管Ｐｂを
水平に保持した状態で目的の接続位置に吊り込むように
構成されている。

【００１０】図２に示すように、伸縮機構３は、走行台
車２の前方に調整ジャッキ１２を介して設置されたプラ
ンジャーバルブユニット１３と、このプランジャーバル
ブユニット１３の前方に設置されたホース巻き上げ台車
１４と、前記プランジャーバルブユニット１３と走行台
車２との間に設置された前記連絡配管１１と、プランジ
ャーバルブユニット１３とホース巻き上げ台車１４との
間に設置された伸縮ホース１５とで構成されている。な
お、プランジャーバルブユニット１３及びホース巻き上
げ台車１４は、ともに前記第１のレール１０ａ上を走行
するように構成されている。

【００１１】調整ジャッキ１２は、走行台車２とプラン
ジャーバルブユニット１３の間に延伸方向に沿って取り
付けられ、自身が伸縮することにより走行台車２とプラ
ンジャーバルブユニット１３の間隔を伸縮するようにな
っている。プランジャーバルブユニット１３は、連絡配
管１１と伸縮ホース１５の間に介在状態で設置され、連
絡配管１１と伸縮ホース１５間の泥水の流れを断通する
ようになっている。また、プランジャーバルブユニット
１３は、ホース巻き上げ台車１４に取り付けられている
牽引ウィンチ１６と牽引ワイヤ１７で接続され、この牽
引ウィンチ１６を作動するか牽引ワイヤ１７の長さを一
定としてホース巻き上げ台車１４を前進させることによ
り前進するようになっている。図２及び図３に示すよう
に、連絡配管１１は、前端部がプランジャーバルブユニ
ット１３に接続され、かつ後端部が延伸方向前後動自在
として走行台車２の前部下部に取り付けられている。連
絡配管１１の前端部は、伸縮自在のフレキシブル部１１
ａとなっていて、調整ジャッキ１２の伸縮に対して適宜
伸縮するようになっている。

【００１２】図２に示すように、ホース巻き上げ台車１
４は、図示しない駆動機構が搭載された自走式であっ
て、前記牽引ウィンチ１６と伸縮ホース１５を巻き上げ
る巻き上げモーター１８とが取り付けられてなり、かつ
伸縮ホース１５の長さに関係なく掘削機と伸縮ホース１
５との間を泥水が流通可能として構成されている。巻き
上げモーター１８は、ドラム状の巻き上げ芯の外周に前
記伸縮ホース１５を巻き付けて巻き取るように構成され
ている。また、巻き上げモーター１８は、取り付け位置
を延伸方向前後に水平移動することができる。ホース巻
き上げ台車１４は、牽引ウィンチ１６で牽引ワイヤ１７
を巻き取ることによりプランジャーバルブユニット１３
を前方に牽引して、巻き上げモーター１８及び伸縮ホー
ス１５がプランジャーバルブユニット１３の牽引力を負
担しないで伸縮ホース１５の巻き上げを行うようになっ
ている。なお、伸縮ホース１５は、合成樹脂等で柔軟に
形成され、平面視２本平行に配置されてプランジャーバ
ルブユニット１３で前記連絡配管１１、１１に接続され
ている。

【００１３】クレーン機構４は、走行台車２に立設され
た支柱４ａと、この支柱４ａの上部に上下に回動自在に
取り付けられたアーム４ｂと、このアーム４ｂの先端部
に取り付けられて新規配管Ｐｂを把持する配管把持治具
配管把持治具４ｃとで構成されている。支柱４ａとアー
ム４ｂの間には、アーム４ｂを上下に回動する第１のシ
リンダー４ｄが介在されている。アーム４ｂと配管把持
治具４ｃの間には、双方の間を伸縮する第２のシリンダ
ー４ｅが取り付けられている。配管把持治具４ｃは、新
規配管Ｐｂの上面に当接された状態で新規配管Ｐｂを吊
り込み可能な充分な把持力を発揮する。

【００１４】搬送台車９は、前記第２のレール１０ｂに
側面視前後両端部が上方に突出した形状であって、延伸
方向に搬送台車の１台または２台を動力車に連結して運
行されている。各搬送台車９は、自走式であって、図示
しない停止位置検知センサでセンシングすることにより
常に走行台車２に対して新規配管Ｐｂの吊り込みを正確
に行う位置に停止するようになっている。搬送台車９の
停止位置のセンシングは、前記非接触の検知方法以外、
タッチセンサー等などで行ってもよい。なお、搬送台車
９に載せられる新規配管Ｐｂは、搬送台車９が正確な停
止位置で停止した際に接続位置に正確に吊り込みできる
位置に予め積載されている。

【００１５】以下、本実施例の作用を説明する。前記配
管延伸装置１により、既設配管Ｐａに新規配管Ｐｂを接
続するには、以下のように行う。まず、図２に示すよう
に、図中左側に位置する掘削機（図示せず）による掘進
の後、把持機構５で把持した状態で接続装置６を作動し
て連絡配管１１と最も切羽側に位置する既設配管Ｐａの
接続を切り離す。切り離し作業の前には、予め、既設配
管Ｐａへの送泥を停止するとともに、制御機構８を作動
してプランジャーバルブユニット１３を閉塞し、排泥及
び既に掘削機側に送られた泥の新規配管Ｐｂ接続位置へ
の噴出を防止する。連絡配管１１と既設配管Ｐａは、ス
トラブカップリング１９で接続されており、前記接続装
置６で自動的に着脱可能となっている。ストラブカップ
リング１９は、接続すべき既設配管Ｐａ、新規配管Ｐｂ
の双方をその外側から水密に締結するものであって、着
脱の自動化が容易な構造となっている。なお、この際、
伸縮ホース１５は、掘削機の掘進にともなって伸長状態
となっている。

【００１６】次いで、前記切り離し作業が完了したら、
図４に示すように、制御機構８がホース巻き上げ台車１
４に信号を発信してブレーキを作動してホース巻き上げ
台車１４の停止位置を固定するとともに、牽引ウィンチ
１６及び巻き上げモーター１８を作動してプランジャー
バルブユニット１３を延伸方向前方に牽引しつつ伸縮ホ
ース１５を巻き上げていく。プランジャーバルブユニッ
ト１３と走行台車２は調整ジャッキ１２で連結されてい
るから、プランジャーバルブユニット１３の前進にした
がって走行台車２も前方に移動する。プランジャーバル
ブユニット１３及び走行台車２の移動は、前記端部検知
センサ７が、前記切り離された既設配管Ｐａ端部を検知
するまで行う。この際、走行台車２の停止位置は、新規
配管Ｐｂの接続に適切な地点よりやや前方となるように
し、走行台車２の停止後、プランジャーバルブユニット
１３の停止位置をブレーキするとともに調整ジャッキ１
２を作動して正確に微調整する。走行台車２の停止位置
は、前記切り離された既設配管Ｐａ端部から接続すべき
新規配管Ｐｂの長さ分よりやや長い、新規配管Ｐｂとス
トラブカップリング１９の締結分の長さに相当する。

【００１７】図５に示すように、走行台車２が正確な停
止位置に停止したら、新規配管Ｐｂを正確に吊り込み可
能な位置に搬送台車９を移動し、クレーン機構４を作動
して走行台車２の側部に目的の位置に停止した搬送台車
９から新規配管Ｐｂを目的の接続位置に吊り込む。

【００１８】図６に示すように、新規配管Ｐｂの正確な
吊り込みが完了したら、把持機構５で新規配管Ｐｂを把
持した状態で接続装置６を作動して、新規配管Ｐｂの前
後両端部を連絡配管１１または既設配管Ｐａに接続す
る。接続完了後、連絡配管１１のプランジャーバルブユ
ニット１３における閉塞を解除して、伸縮ホース１５と
連通させる。

【００１９】以下、前記方法で、掘削機の掘進に伴っ
て、最前部の既設配管Ｐａと連絡配管１１との切り離し
と、新規配管Ｐｂの接続を繰り返すことにより、順次既
設配管Ｐａに新たに新規配管Ｐｂを接いで、配管を延伸
する。なお、伸縮機構３は、前記構成以外、配管延伸装
置１より掘削機側とその反対側の配管を接続することが
でき、かつ接続すべき新規配管Ｐｂや最前部の既設配管
Ｐａと着脱可能で縮小時に接続すべき新規配管Ｐｂの長
さを確保することができるものであれば、他の形態であ
ってもよい。

【００２０】したがって、本実施例の配管延伸装置によ
れば、接続すべき新規配管Ｐｂを搬送台車９で搬送する
上、伸縮機構３と最前部に位置する既設配管Ｐａとの着
脱と、走行台車２の停止位置の位置合わせと、新規配管
Ｐｂの接続位置への吊り込み及び既設配管Ｐａとの接続
を制御機構８の制御により自動で行うことができるか
ら、人手がかからずかつ新規配管Ｐｂの接続作業を正確
に行うことができ、作業能率の接続の精度が向上して、
トンネルＴ工事の工期の短縮等が可能となる。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の配管延伸
装置によれば、前記延伸方向に沿って走行自在な走行台
車と、この走行台車の延伸方向前方に配置されて前後の
配管を接続する伸縮機構とを備え、走行台車に、接続す
べき配管を接続位置に吊り込むクレーン機構と、前記吊
り込んだ配管を接続位置で把持する把持機構と、接続位
置で把持した配管を既設の配管及び伸縮機構に接続する
接続機構と、既設配管の新たに配管を接続すべき端部を
検知する端部検知センサと、この端部検知センサの出力
に基づいて走行台車の停止位置を制御する制御機構を取
り付けることを特徴とするから、伸縮機構と最前部に位
置する既設配管との着脱と、接続すべき新規配管を走行
台車の停止位置の位置合わせと、新規配管の接続位置へ
の吊り込み及び既設配管との接続を制御機構の制御によ
り自動で行うことにより、人手がかからずかつ新規配管
の接続作業を正確に行うことができ、作業能率の接続の
精度が向上して、トンネル工事の工期の短縮等が可能と
なる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す斜視図である。

【図２】本実施例の配管延伸装置を用いた配管の切り離
しを示す側面略図である。

【図３】フレキシブル部を示す平面図である。

【図４】走行台車の新規配管の吊り込み位置への移動を
示す側面略図である。

【図５】新規配管の接続位置への吊り込みを示す側面略
図である。

【図６】新規配管と伸縮機構、既設配管の接続を示す側
面略図である。

【符号の説明】

１ 配管延伸装置 ２ 走行台車 ３ 伸縮機構 ４ クレーン機構 ５ 把持機構 ６ 接続機構 ７ 端部検知手段 ８ 制御機構 Ｐａ 既設配管 Ｐｂ 新規配管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松末 嘉博 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (72)発明者 林 良二 兵庫県神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番 １号 三菱重工業株式会社 神戸造船所 内 (72)発明者 小原 由幸 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 石塚 政勝 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (72)発明者 久保 裕之 東京都港区芝浦一丁目２番３号 清水建 設株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−97095（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E21D 9/06 301

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 概略水平状態に接続状態として連設され
   た配管に沿って移動して、既設の配管に新たに配管を接
   続する配管延伸装置であって、前記延伸方向に沿って走
   行自在な走行台車と、この走行台車の延伸方向前方に配
   置されて前後の配管を接続する伸縮機構とを備え、走行
   台車には、接続すべき配管を接続位置に吊り込むクレー
   ン機構と、前記吊り込んだ配管を接続位置で把持する把
   持機構と、接続位置で把持した配管を既設の配管及び伸
   縮機構に接続する接続機構と、既設配管の新たに配管を
   接続すべき端部を検知する端部検知センサと、この端部
   検知センサの出力に基づいて走行台車の停止位置を制御
   する制御機構とが取り付けられていることを特徴とする
   配管延伸装置。