JP3438750B2 - シールド掘進機のセグメント組立装置 - Google Patents

シールド掘進機のセグメント組立装置

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JP3438750B2 JP29586694A JP29586694A JP3438750B2 JP 3438750 B2 JP3438750 B2 JP 3438750B2 JP 29586694 A JP29586694 A JP 29586694A JP 29586694 A JP29586694 A JP 29586694A JP 3438750 B2 JP3438750 B2 JP 3438750B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機が掘削
したトンネルの内壁に沿ってセグメントを組み立てるた
めのセグメント組立装置に関する。
【0002】
【従来の技術】シールド掘進機において、セグメントエ
レクタ装置によってトンネル周壁にセグメントを順次、
組み立てる際、上方に取り付けたセグメントが自重によ
り取り付けた位置より下がることが起こる場合があっ
た。このような場合、次のセグメントが取り付けにくい
等の不具合あった。トンネルの形状が円形の場合は勿論
のこと、2つの円を組み合わせたような複円形の場合
は、円と円とのつなぎ目の部分のセグメント(パネル型
セグメント)を取り付ける際、円周面が大きいこともあ
って特に問題となっていた。これを防ぐためセグメント
組立補助手段の1つとして、セグメントを拡径方向に押
圧力を加える押しつけ手段を備えたセグメント組立があ
る。図15〜図18は第1の従来技術である「特開平1
−227000」に記載されたシールド掘進機で、図1
5はそのシールド掘進機の側面断面図であり、シールド
本体51の前面にはカッタヘッド52が回転自在に装着
されている。シールド本体51の後部にはセグメント5
3を組み立てるエレクタ装置54が装着されている。シ
ールド本体51の内側、上部にはセグメント53を組み
立てる際に上部のセグメント53を押し上げるセグメン
ト組立用補助装置の第1例であるセグメント押圧装置6
0が装着されている。
【0003】図16はセグメント押圧装置60の側面断
面図であり、シールド本体51にはガイド部材61がガ
イド部材取付ブラケット62により固着されている。ガ
イド部材61にはロッド63が摺動可能に嵌入されてお
り、ロッド63の一端には軸線に対して傾斜した摺動案
内面64を備えた押圧機構部65が取り付けられてい
る。摺動案内面64には直線ベアリング66を介してセ
グメント受け座67が摺動案内面64に沿って摺動可能
に装着されている。ロッド63の他端側のガイド部材6
1の端面にはジャッキ取付ブラケット70を介して油圧
シリンダ71が装着され、ロッド63の他端と継手72
を介して接続している。
【0004】図17および図18はセグメント押圧装置
60の作動説明図であり、セグメントをリング状に組み
立てる場合、上部のセグメント53Aは自重によって図
15のように下向きに傾斜した状態になっており、最終
セグメントを組み付けることが困難になる。そのため、
図17に示すように油圧シリンダ71を伸長させ、ロッ
ド63を矢印方向に移動させてセグメント受け座67を
セグメント53Aの端面に当接させる。そして更に油圧
シリンダ71を伸長させると図18に示すようにセグメ
ント受け座67は摺動案内面64に沿って斜め上方に移
動し、セグメント53Aの下面に当接する。その際セグ
メント53Aの端部には力Pが加わり、垂直分力P1お
よび水平分力P2によってセグメント53Aは正規の位
置に修正され、最終セグメントを組み立てることができ
る。
【0005】図19および図20は第2の従来技術を示
すシールド掘進機で、図19はセグメント押上げ装置の
側面図であり、図20は正面図である。セグメントを正
しい位置に組み立てないと、次に組み立てるセグメント
の組立てが困難となるので、セグメントを正しい位置に
組み立てるための補助機構としてセグメント押上げ装置
が使用される。そのセグメント押上げ装置80は次のよ
うに構成される。シールド掘進機の後リングガータ81
に固定されたブラケット82に、セグメント押上げジャ
ッキ83を揺動中心O回りに揺動可能に取り付ける。ま
た、セグメント押上げジャッキ83のボトム端83aと
後リングガーダー81とには、セグメント押上げジャッ
キ83を揺動するための揺動ジャッキ84をピンにより
回動可能に取り付ける。また、85はセグメント押上げ
ジャッキ83のピストンロッド83a先端に取り付けら
れた押上げパッド、86はセグメント、86aは1リン
グ組立中のセクメントの天端である。
【0006】セグメント86を組み立てる場合には、シ
ールド掘進機の後リングガータ81に固定されたブラケ
ット82に、揺動中心O回りに揺動可能に取り付けられ
たセグメント押上げジャッキ83を伸縮させて、ピスト
ンロッド83b先端に取り付けられた押上げパッド85
をセグメント押上げ位置Pに移動させる。次に、揺動ジ
ャッキ84を伸長してセグメント押上げジャッキ83を
揺動中心O回りに反時計方向に揺動させ、セグメント押
上げジャッキ83のピストンロッド83b先端に取り付
けられた押上げパッド85により、セグメント86に接
続する1リング組立中のセグメント86aを押圧して、
1リング組立中の最終セグメントを組み立てるようにし
ている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記構
成によれば以下のような問題が発生する。 (1)第1の従来技術ではシールド本体にセグメント押
圧装置を装着し、セグメントの先端を押し上げるように
したため、シールド掘進機とセグメントとの相対的な位
置のずれ、あるいはセグメント合わせ面が軸方向に同一
にならないよう合わせ面を円周方向に位相をずらせた、
いわゆる千鳥に組み立てる場合等において、セグメント
の最適な位置を押し上げることができない場合が生じ
る。また、セグメント端面を曲げるように押し上げるた
め、押し上げ周辺は押し上げ量が大きいが、押し上げ位
置から離れるにつれて押し上げ量が少なくなり、セグメ
ント前後方向で均一な押し上げが出来ないという問題が
ある。このため、最終セグメントを組み立てようとして
も間隙がないため組立性が悪い。特に、複合円形型トン
ネルのパネル型セグメントを組み立てる時は組立困難と
なる。 (2)第2の従来技術では、推進ジャッキ84が半径方
向に装着されているため、シールド本体の有効空間が小
さくなり、機内の作業性を阻害する。さらに半径方向に
伸縮するため、セグメント組立作業等において、作業者
に当たる恐れがあり安全上の問題がある。
【0008】本発明は上記の問題点に着目してなされた
もので、セグメントの最適位置を押し上げることがで
き、セグメントに曲げ力を加えることがなく、トンネル
中央部の有効空間を十分にとることのできるシールド掘
進機のセグメント組立装置を提供することを目的として
いる。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るシールド掘進機のセグメント組立装
置は、機体の後部に設けられた旋回リングに装着された
セグメントのエレクタ装置と、セグメントの内面に拡径
方向の押圧力を加える押付け手段とを備えたシールド掘
進機において、前記押付け手段は、該押付け手段を保持
する支持部材と、該支持部材に一端を揺動自在に軸着
し、他端に押付け部材を備えたリンクと、該リンクの駆
動手段とよりなり、前記押付け手段を保持する支持部材
は、前記セグメントエレクタを装着した旋回リングであ
【0010】前記リンクの駆動手段は、前記支持部材と
前記押付け部材との間に、旋回リングの円周方向に設け
たジャッキであるとすることもでき、前記セグメントの
エレクタ装置は、機体の後部に旋回自在に設けられた旋
回リングに、リンク機構によりエレクタヘッドを昇降、
微旋回および該リンク機構に対してローリング自在に設
けることができる。
【0011】
【作用】本発明は、押付け手段の支持部材にリンクを軸
着したので、押付け部材を備えたリンクは、始め、支持
部材側にたたまれている。そしてリンクには駆動手段を
備えているので、その駆動手段によってリンクを軸中心
で揺動し、起き上がらせることができる。リンクの端部
には、セグメント幅方向に幅広い押しつけ部材を備えて
いるので、起き上がらせつつセグメントを内面から押圧
できる。これらの駆動手段はジャッキであればジャッキ
の一端をリンクの一端に軸着しておいて、ジャッキを伸
縮することによって、また、モータであれば、その回転
力によりリンクの一端を支持部材に軸着した軸を中心と
して揺動させることができ、シールド本体内の有効空間
を確保することができるので、シールド本体内での作業
においてもセグメント押付け装置装着前と殆ど変わりな
い。また、セグメント組み立てにおいても障害となるよ
うな位置にはなく作業性はよい。セグメントの前後方向
の中央付近を中心として前後方向に幅広く押し上げるの
で、セグメントをほぼ一様に押し上げることができる。
【0012】また、旋回リングにセグメント押付け装置
を装着し、かつ不使用時に押付け手段のリンクをたため
るようにしたので、旋回リング半径方向の幅内に収ま
り、旋回しても押付け装置がセグメントに当たることな
く、任意の位置に旋回させることができる。従って、円
周上の任意のセグメントに応じて押し上げることができ
る。また、セグメント中心とシールド本体の中心がずれ
ていても最も効率の良い位置のセグメントを押し上げる
ことができる。
【0013】シールド本体内に押付け装置を装着し、摺
動手段を設けると共に、押付け手段において、ジャッキ
を円周方向に設けたので、半径方向の空間を確保でき
る。さらに、半径方向にジャッキの伸縮がなく、シール
ド本体内で安全に作業することができる。エレクタ装置
は旋回の他に、昇降、ローリング、微旋回の3動作がで
きるリンク機構を設けたため、セグメント押付け装置に
よりセグメントを押し上げ状態で、旋回リングを停止
させ、エレクタヘッドは前記3動作により最終セグメン
トを位置合わせして組立できる。しかも、旋回リングに
押付け手段も設けたので、エレクタ装置と干渉すること
がない。よって、エレクタ装置と押付け装置との干渉を
気にすることもなく、操作することができる。
【0014】
【実施例】以下に本発明に係るシールド掘進機のセグメ
ント組立装置の第1の実施例について、図面を参照して
詳述する。
【0015】図1は本発明のシールド掘進機のセグメン
ト組立装置に係る一実施例の部分縦断面図であり、シー
ルド本体1の先端にはカッタヘッド2が回転自在に装着
されている。シールド本体1の後部には内周に沿って複
数のガイドローラ3によって支承された旋回リング4を
備え、旋回リング4は旋回モータ5により駆動されるよ
うになっている。旋回リング4にはセグメント40を組
み付けるエレクタ装置10が装着されている。また、セ
グメント組立用補助装置であるセグメントに拡径方向の
押圧力を加える押し付け手段、すなわち、セグメント押
上げ手段30が設けられている。
【0016】図2は本発明のシールド掘進機のセグメン
ト組立装置に係る一実施例の正面図であり、図3は図2
のA矢視である、セグメント組立装置の側面図であり、
図4は図2のB矢視であるエレクタ装置10の平面図で
ある。図2は複合円形型(以下、複円型という)トンネ
ルを構築する際に本発明のセグメント組立装置を用いた
実施例である。ここでは複円型トンネルの一方の円形型
トンネルを示しており、セグメントは、トンネルの円形
状部分を形成する円弧セグメント(A型)40、複円の
継ぎ目部の下部を形成するV型セグメント(Jl 型)4
1、同上部を形成するV型セグメント(Js 型)42、
および同中間部を形成するパネルセグメント(P型)4
3により構成されている。
【0017】つぎに図2、図3および図4についてセグ
メント組立装置の構成について説明する。旋回リング4
に固着されたブラケット11の先端には軸12によりブ
ーム13が軸着されており、ブーム13とブラケット1
1とは2本のブームジャッキ14A、14Bにより連結
され、ブームジャッキ14A、14Bの伸縮によりブー
ム13は軸12を中心として揺動する。ブーム13の先
端には軸15によりアーム16の一端が揺動自在に軸着
されており、アーム16の他端にはエレクタヘッド20
が軸21により揺動自在に軸着されている。軸12の中
心とアーム16とは2本のアームジャッキ17A、17
Bにより連結され、アームジャッキ17A、17Bの伸
縮によりアーム16は軸15を中心として揺動する。ア
ーム16とエレクタヘッド20とはローリングジャッキ
18により連結され、ローリングジャッキ18の伸縮に
よりエレクタヘッド20は軸21を中心としてローリン
グ運動をする。
【0018】エレクタヘッド20の両側2枚の側板22
A、22Bは2本のガイドロッド23A、23Bにより
連結されている。ガイドロッド23A、23Bには、A
型セグメント40およびP型セグメント43の把持部2
4AおよびJl型セグメント41およびJs型セグメン
ト42の把持部24Bを有するセグメント把持部材25
が摺動自在に挿入されている。側板22Aとセグメント
把持部材25とはセグメント摺動ジャッキ26により連
結され、セグメント摺動ジャッキ26の伸縮によりセグ
メント把持部材25はロッド23A、23Bに沿って摺
動する。
【0019】すなわち、図2において、エレクタヘッド
20はブームジャッキ14A、14Bを伸縮することに
より矢印a方向に微旋回し、アームジャッキ17A、1
7Bを伸縮することにより矢印b方向に昇降し、ローリ
ングジャッキ18を伸縮することにより矢印c方向にロ
ーリング運動をする。図4において、セグメント把持部
材25は、セグメント摺動ジャッキ26を伸縮すること
により矢印d方向に移動する。旋回リング4とブーム1
3、ブーム13とアーム16、アーム16とエレクタヘ
ッド20のそれぞれの連結部から連結角度を検出し、各
々複合動作をさせることにより、昇降、微旋回操作を可
能にする。これによりたとえばJl型セグメント41、
Js型セグメント42やP型セグメント43を組み立て
る場合には、予め各々の動作を一定のモードにセットし
ておくことで組立位置で容易に最適ローリング角にする
ことができる。
【0020】図5は図2のC矢視図で示す本発明のセグ
メント押付け手段30の第1実施例の側面図であり、旋
回リング4上の一点に固着されたブラケット31にはレ
バー32の一端がピン33により旋回リング4の外側方
向に揺動自在に軸着され、レバー32の他端には押付け
部材34が装着されている。旋回リング4上の他の点に
はブラケット35が固着され、ブラケット35とレバー
32とはジャッキ36により連結され、ジャッキ36の
伸縮によりレバー32は揺動する。
【0021】上記のような構成としたため、収納時、シ
ールド本体内の有効空間を大きくとることができる。ま
た、旋回リング4を旋回させることにより最適な位置で
セグメント押付け装置30でセグメントを押し上げるこ
とができるとともに、セグメントの前後方向の中央付近
を中心として前後方向に幅広く押し上げるので、セグメ
ントをほぼ一様に押し上げることができる。このため最
終のセグメントを組み立てる時、ほぼ一様に間隙がある
ので容易に組み立てることができる。
【0022】図6〜図11は複合円形シールド用の本発
明のセグメント組立装置によるセグメント組立手順を示
す。左側の旋回リング4Lにはエレクタ装置10Lおよ
びセグメント押付け手段30Lが装着されており、右側
の旋回リング4Rにはエレクタ装置10Rおよびセグメ
ント押し付け手段30Rが装着されている。
【0023】図6において、図示しない搬送装置により
搬送されたセグメントの中、エレクタ装置10LはJl
型セグメント41を、エレクタ装置10RはA型セグメ
ント40を、それぞれ把持する。つぎに図7に示すよう
に、旋回リング4Lを回転させるとともに、エレクタ装
置10Lは昇降、微旋回、ローリングを利用してJl型
セグメント41を所定の位置に設置する。この場合、操
作は昇降のみでローリング角度は自動的にセットされ
る。つぎに図8に示すように、エレクタ装置10Lおよ
び10RはA型セグメント40を把持し、Jl型セグメ
ント41に接した所定の位置に組み立てる。つぎに図9
に示すように、エレクタ装置10Lおよび10Rは残り
のA型セグメント40を左右同時に組み立てる。つぎに
図10に示すように、エレクタ装置10RはJs型セグ
メント42を所定の位置に組み立てる。この場合、操作
は昇降のみでローリング角度は自動的にセットされる。
エレクタ装置10LはP型セグメント43を把持する。
以上のようなA型やJl ,JS 型セグメントを組み立て
ているとき、押付け手段30を縮めておき、リンクをた
たんでおけば、押付け手段30全体は旋回リング内に納
まっているので、エレクタを移動させるために、旋回リ
ングを旋回させても邪魔になることはない。
【0024】つぎに図11に示すように、P型セグメン
トを組み立てるわけであるが、この時上方にあるA型及
びJs 型セグメントは自重により多少下がっているた
め、このままであると、P型セグメントをJs 型とJJ
型セグメントの間に挿入し取り付けることができない。
そこで、押し上げ効果の最も高くなるようなセグメント
の最適な位置に押付け部材が当たるように、旋回リング
を回転して押付け手段30を移動する。つまり、旋回リ
ング4Lおよび4Rを旋回させて、セグメント押付け装
置30Lおよび30Rを上方に位置させる。つぎにそれ
ぞれのジャッキ36を伸長してレバー32を揺動させ、
押付け部材34で自重により下がっている上方のA型セ
グメント40およびJs型セグメント42を正規の位置
に押し上げる。この押し付けはセグメントの内面から押
し上げているので、第1の従来技術のようにセグメント
の角から斜め上方に力がかかって、セグメントに無理な
力がかかることがない。つまり、均一に押し上げること
ができる。
【0025】第1の実施例において、エレクタ装置を3
節のもので説明したが、2節のものでもかまわない。こ
の場合、3節のものよりもエレクタ装置を正確に位置合
わせしなければならないが、本発明の押付け装置を駆動
することにより簡単にセグメントを組み立てることがで
きる。また、駆動手段はジャッキで説明したがモータを
使用してもかまわない。なお、本装置は複合円形シール
ドのみならず、単円形シールドおよび多連円形シールド
にも適用可能なことは言うまでもない。
【0026】図12は本発明のセグメント押付け装置の
第2実施例の正面図であり、図13は同じく側面図であ
る。旋回リング4に固着された支持部材31には先端に
押付け部材34を有するリンク32が回転軸46により
回動自在に軸着されており、リンク32と回転軸46と
は固着されている。旋回リング4にはモータ47が取着
され、モータ47の駆動軸48と回転軸46とは連結さ
れていてリンク32はモータにより回動される。作用に
ついては第1実施例と同様なので説明は省略する。
【0027】押付け装置30は左右の旋回リング4L、
4Rに各々1台以上、複数台搭載しておくことも可能で
あり、これによりさらに押し上げ効率(組立効率)を向
上することも可能である。上記の実施例においてはセグ
メント押付け装置30を旋回リング4に装着している
が、これをシールド本体1に装着してもよい。
【0028】図14は、セグメント押付け装置30をシ
ールド本体に装着した第3実施例である。摺動ガイド5
1および摺動ジャッキ52はシールド本体1に装着して
いる。摺動ブラケット53の中央部を摺動ジャッキ52
と連結し、摺動ブラケット53の一端の片面両側に摺動
ロッド54を固着しており、他端には押付け部材50が
装着されている。セグメント40を押し上げるため、押
付け装置30を使用する場合は摺動ジャッキ52を作動
させて、押付け部材50が所定位置になるまで伸長す
る。この時摺動ロッド54は摺動ガイド51内を摺動す
る。使用後は、摺動ジャッキ52を収縮し、摺動ブラケ
ット53を引き込む。なお、押付け装置30等、第1実
施例と同様な部材についてはその構成と作用の説明を省
略する。
【0029】押付け装置30を使用しない時はセグメン
ト40と離れた位置にあるので、セグメント組み立て作
業の邪魔にはならないので組立性はよい。また、折りた
たみ、収縮して収納できるのでコンパクトになり、場所
をとらず、シールド本体1内の有効空間を確保できる。
【0030】
【発明の効果】本発明は以上詳述したような構成とした
ため、以下のような効果を奏する。 (1)セグメント押付け装置をエレクタ装置旋回部内に
設けることにより、機内有効空間が大きくとれ、機内で
の作業性が向上する。 (2)セグメントを円周方向に押し上げることができる
ので、セグメントにほぼ一様の力が加わり、前後方向に
均一に押し上げることができるため効率的なセグメント
の押し上げが可能となり、組立の作業性、信頼性が向上
する。 (3)旋回リングに押付け装置を装着することにより任
意の位置でセグメントを押し上げることができ、シール
ド本体とセグメントとの相対位置ずれと関係なくセグメ
ントの最適位置を押し上げることが可能であり、組立の
作業性、信頼性が向上する。 (4)エレクタ装置に3節のリンク機構を採用すること
により押付け装置を固定したまま容易に微小位置決め操
作が可能であり、セグメント組立の高速化が可能であ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のシールド掘進機のセグメント組立装置
に係る一実施例の部分縦断面図である。
【図2】本発明のシールド掘進機のセグメント組立装置
に係る一実施例の正面図である。
【図3】本発明に係るエレクタ装置の一実施例の側面図
である。
【図4】同、平面図である。
【図5】本発明のセグメント押付け装置の第1実施例の
側面図である。
【図6】本発明に係るセグメント組立装置によるセグメ
ント組立手順の第1工程の説明図である。
【図7】同、第2工程の説明図である。
【図8】同、第3工程の説明図である。
【図9】同、第4工程の説明図である。
【図10】同、第5工程の説明図である。
【図11】同、第6工程の説明図である。
【図12】本発明のセグメント押付け装置の第2実施例
の正面図である。
【図13】同、側面図である。
【図14】本発明のセグメント押付け装置をシールド本
体に装着した、第3実施例を示す図である。
【図15】従来のシールド掘進機の側面断面図である。
【図16】従来のセグメント押圧装置の側面断面図であ
る。
【図17】従来のセグメント押圧装置の作動第1工程の
説明図である。
【図18】同、作動第2工程の説明図である。
【図19】従来のセグメント真円保持装置の正面図であ
る。
【図20】同、側面図である。
【符号の説明】
1…シールド本体、2…カッタヘッド、3…ガイドロー
ラ、4…旋回リング、5…旋回モータ、10…エレクタ
装置、11…ブラケット、12,15,21…軸、13
…ブーム、14…ブームジャッキ、14A、14B…ブ
ームジャッキ、16…アーム、17…アームジャッキ、
17A、17B…アームジャッキ、18…ローリングジ
ャッキ、20…エレクタヘッド、22A、22B…側
板、23A、23B…ガイドロッド、24…把持部、2
4A,24B…把持部、25…セグメント把持部材、2
6…セグメント摺動ジャッキ、30…セグメント押付け
装置、31,35…支持部材、32…リンク、33…ピ
ン、34…押付け部材、36…ジャッキ、40…円弧セ
グメント(A型)、41…V型セグメント(Jl型)、
42…V型セグメント(Js型)、43…パネルセグメ
ント(P型)、46…回転軸、47…モータ、48…駆
動軸、50…押付け部材、51…摺動ガイド、52…摺
動ジャッキ、53…摺動ブラケット、54…摺動ロッ
ド。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E21D 11/40

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 機体の後部に設けられた旋回リングに装
    着されたセグメントのエレクタ装置と、セグメントの内
    面に拡径方向の押圧力を加える押付け手段とを備えたシ
    ールド掘進機のセグメント組立装置において、前記押付
    け手段は、該押付け手段を保持する支持部材と、該支持
    部材に一端を回動自在に軸着し、他端に押付け部材を備
    えたリンクと、該リンクの駆動手段とよりなり、前記押
    付け手段を保持する支持部材は、前記セグメントエレク
    タを装着した旋回リングであることを特徴とするシール
    ド掘進機のセグメント組立装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のシールド掘進機のセグ
    メント組立装置において、前記リンクの駆動手段は、前
    記支持部材と前記押付け部材との間に、旋回リングの円
    周方向に設けたジャッキであることを特長とするシール
    ド掘進機のセグメント組立装置。
  3. 【請求項3】 請求項1又は請求項2に記載のシールド
    掘進機のセグメント組立装置は、機体の後部に旋回自在
    に設けられた旋回リングに取り付けられていて、リンク
    機構を持つエレクタ装置によってエレクタヘッドを昇
    降、微旋回および該リンク機構に対してローリング自在
    に設けたことを特徴とするシールド掘進機のセグメント
    組立装置。
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