JP3763689B2 - コッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置 - Google Patents
コッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法により掘削されたトンネル内に、覆工材として組み立てられるセグメントにおいて、周方向に隣接するセグメントピースのピース間継手部にシールド軸心方向にコッターピンを打込んで連結するコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばセグメントの連結方法としてボルト・ナットを使用する他に、コッターを使用してセグメントピースを互いに連結するものがある。これは、セグメントピースが隣接する締結面に、コッター溝を有する連結金具をそれぞれ埋め込み、セグメントを組立位置に位置決めして連結金具を突き合わせコッター溝によりコッター穴を形成する。そして、このコッター穴にコッターピンを打込む。このようにコッターピンを使用する連結方法では、通常コッターピンを半径方向に打込む垂直コッター式が採用されており、この垂直コッター式の場合、連結後で一定時間経過後に再度コッターピンを打込んで増し締め作業が可能であるという長所がある反面、連結部が半径方向の負荷に対して弱いという問題がある。
【０００３】
そのため近年では、垂直コッター式以外に、周方向に隣接するセグメントピースの締結部にシールド軸心方向にコッターピンを打込む水平コッター方式が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この水平コッター方式は、シールド半径方向の負荷に対して大きい強度が確保でき、さらにセグメントの内面に凹凸部が極めて少なくなる点で極めて有望視されている。
【０００５】
ところで、水平コッター方式が今まで採用されなかった要因として、推進力の反力受けとして使用されるセグメントと推進ジャッキにより出退駆動される押付部材とのスペースが狭く、このスペースからコッターピンを打込むのが困難であったためであった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決して、セグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材とのスペースが狭くても、周方向に隣接するセグメントの締結部にコッターピンを打込んで良好に締結できるコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置を提供することを目的とする。
【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、セグメントピースが周方向に隣接されるピース間継手部の締結面に、弧長方向に互いに突き合わされてコッター穴を形成する一対の連結金具を複数組配設し、セグメントピースの前端部からコッターピンを前記各連結金具のコッター穴にそれぞれ打込んでセグメントピースを締結する水平コッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置であって、コッターピンを把持開放可能な複数のコッター把持アームをシールド軸心方向に出退移動してコッターピンをコッター穴に挿入するコッター把持挿入手段と、コッター穴に挿入されたコッターピンを、開放されたコッター把持アーム間から打込み具を駆動して打込むコッター打込み駆動手段と、このコッター打込み駆動手段を、コッター把持アーム間の打込み位置と、コッター把持アームの出退移動に干渉しない待機位置との間でシフトさせる打込み駆動部シフト手段を設けたものである。
【０００８】
上記構成によれば、コッターピンをコッター穴に挿入するコッター把持挿入手段と、挿入されたコッターピンをコッター穴に打込むコッター打込み駆動手段とを配置して、打込み駆動部シフト手段によりコッターピンをコッター穴に挿入した後の打込み位置にシフトさせ、コッター把持アーム間から打込み具を駆動してコッターを打込むように構成したので、コッター把持挿入手段とコッター打込み駆動手段とをコッター打込み方向に交差する方向に配置することができる。したがって、セグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材とのスペースが狭くても、ピース間継手部にコッターピンを搬入して順次打込むことができる。また、ピース間継手部の締結面に複数組の連結金具を設けて、それぞれにコッターピンを打込むので、取り扱うコッターピンの長さを短く設定することができ、コッターピン打込み装置のコンパクト化に寄与できる。
【０００９】
また請求項２記載の発明は、上記構成において、コッターピンは、両セグメントピースの装着された連結金具にそれぞれ嵌合されるフランジ部と、これらフランジ部を互いに連結する連結部からなり、前記フランジ部の内面間距離が、打込み方向の前部側が広く、後部側ほど狭くなるテーパー状に形成され、コッター穴に打ち込まれたコッターピンの前記テーパ面により両連結金具が互いに接近する方向に圧接されて締結されるように構成されたものである。
【００１０】
上記構成によれば、周方向に隣接するセグメントピースをそれぞれの連結金具を介して強固に連結することができ、半径方向の負荷に強いピース間継手部を提供することができる。
【００１１】
さらに請求項３記載の発明は、コッター把持挿入手段に設けられてコッター把持アームを出退移動する把持アーム出退装置を、コッター把持アームを開閉自在に支持するアーム出退フレームの出退方向の側方に略挿入ストロークの間隔をあけて配置された一対の出退用スプロケットと、挿入駆動モータにより回転される駆動スプロケットと、両端部がアーム出退フレームに連結されて前記出退用スプロケットおよび駆動スプロケットに巻張された挿入駆動チェーンとで構成したものである。
【００１２】
上記構成によれば、スプロケットと挿入駆動チェーンとで把持アーム出退装置を構成したので、コッター把持アームが出退する略挿入ストロークの長さ内に把持アーム出退装置を収容することができ、コッター打込み装置のコンパクト化が図れ、セグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材との狭いスペース内に容易に挿入することができる。
【００１３】
さらにまた請求項４記載の発明は、上記構成において、コッター穴に挿入されてコッターピンの打込みに使用する打込み治具を備え、この打込み治具の後端部に、打込み駆動部シフト手段によるコッター打込み駆動手段のシフト移動により嵌合離脱自在な押込み溝を形成し、この押込み溝に、打込み治具の引抜き時に抜け止めする掛止爪を形成したものである。
【００１４】
上記構成によれば、後方の連結金具のコッター穴を挿通できる打込み治具を使用することにより、打込み後にコッター打込み駆動手段の打込み具を後退させることで、掛止爪により打込み具を押込み溝内に抜け止めして打込み治具をコッター穴から抜出すことができ、打込み治具の再利用が可能となる。また打込み駆動部シフト手段によりコッター打込み駆動手段をシフト移動させることで、打込み具を押込み溝に嵌合、離脱することができるので、打込み具と打込み治具との連結も容易に行うことができる。
【００１５】
また請求項５記載の発明は、上記構成において、コッター把持アームとコッターピンの一方に把持凹部を形成するとともに、他方にこの把持凹部に嵌合自在な把持凸部を形成し、前記把持凹部に９０度隔てた四方向に所定角度で傾斜する傾斜受け面を形成するとともに、前記把持凸部に各傾斜受け面にそれぞれ当て付けられる傾斜押え面を形成したものである。
【００１６】
上記構成によれば、コッター把持アームによりコッターピンを把持する際に、把持凹部と把持凸部とを嵌合させることにより、傾斜受け面と傾斜押え面の作用でコッターピンを一定位置に、一定の姿勢で保持することができ、コッターピンを連結金具のコッター穴により正確に挿入することができる。
【００１７】
さらに請求項６記載の発明は、請求項１記載の構成において、コッター把持挿入手段とコッター打込み駆動手段と打込み駆動部シフト手段とを具備した打込み装置本体を、シールド半径方向の軸心周りに傾動させてコッターピンの打込み方向を傾斜ピース間継手部に対応させる打込み方向調整機構を設けたものである。
【００１８】
上記構成によれば、セグメントリングの最後に組立られるＫセグメントとこれに隣接するＡセグメントとは、その締結面がシールド軸心方向に対して傾斜するくさび角を有する傾斜ピース間継手部により締結されるが、打込み方向調整機構によりこの傾斜ピース間継手部に対応してコッターピンの打込み方向を容易に変向することができる。
【００１９】
また請求項７記載の発明は、請求項６の構成において、ピース間継手部にシールド半径方向に一定間隔をあけて複数の締結部を設け、これら締結部に対応して打込み装置本体をシールド半径方向に複数基配設し、前記打込み装置本体をそれぞれ接線方向にスライドして傾斜ピース間継手部の締結面の逃げ角による締結部の位置ずれに対応させる打込み位置調整機構を設けたものである。
【００２０】
上記構成によれば、くさび角を有する傾斜ピース間継手部の傾斜締結面に逃げ角が形成されて、半径方向に複数の締結部が設けられた場合、複数の締結部は、その逃げ角により打込み位置が接線方向に互いにずれることになるが、打込み位置調整機構により打込み装置本体を接線方向にスライドさせて、容易にこれに対応することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るコッター式セグメント締結装置の実施の形態を図１〜図３３に基づいて説明する。
【００２２】
まず、シールド掘進機に掘削された円形断面のトンネル内に組立てられる円形セグメントの締結部を図１〜図３を参照して説明する。
このセグメント１は、シールド掘進機５１を使用してシールド工法により掘削された円形断面トンネルの覆工材として、シールド掘進機５１の後部に配置されたセグメント組立装置５２により組立てられるもので、周方向に複数に分割されたセグメントピース２をピース間継手部３により円形に連結してセグメントリング４に組立て、セグメントリング４同士を複数のリング間継手部５で連結して円筒状に組立てられる。
【００２３】
本発明に係るセグメント締結装置５３は、セグメント組立装置５２に配設されており、図４〜図７に示すように、前記ピース間継手部３に、その前端面２ａから複数（ここでは２個）のコッターピン６Ａ，６Ｂを１個のスペーサ７と打込み治具８を使用して略シールド軸心に沿って後方に打込むことでピース間継手部３を締結するものである。
【００２４】
このピース間継手部３は半径方向に締結間隔Ｒをあけて一対の締結部１０が設けられており、これら締結部１０にはそれぞれＴ形断面のコッター溝１２ａがそれぞれ形成された一対の連結金具１１Ａ，１１Ａと１１Ｂ，１１Ｂが前後２組、シールド軸心方向に一定間隔をあけて埋め込まれている。そしてセグメントピース２が弧長方向に突き合わされて連結金具１１Ａ，１１Ｂのコッター溝１２ａにより略ＩまたはＨ断面のコッター穴１２Ａ，１２Ｂが形成される。さらにセグメントピース２の前端面２ａから前側連結金具１１Ａの間に、締結面に形成された挿入溝によりコッターピン６Ａ，６Ｂおよびスペーサ７ならびに打込み治具８が挿通可能な開口挿入穴１３Ａが形成され、さらに前側連結金具１１Ａと後側連結金具１１Ｂの間に、締結面に形成された挿入溝により後側コッターピン６Ｂおよびスペーサ７が挿通可能な中間挿入穴１３Ｂが形成されている。
【００２５】
前記連結金具１１Ａ，１１Ｂはそれぞれアンカー筋によりセグメントピース２に固定されており、前記コッター穴１２Ａ，１２Ｂはフランジ部空間１２ｂの締結側内面が前部側（打込み方向後部）ほど接近するテーパ面１２ｃに形成されている。そして図５（ａ）（ｃ）に示すように、前側連結金具１２Ａのコッター穴１２Ａは、後側連結金具１１Ｂのコッター穴１２Ｂより大きく、後側コッターピン６Ａおよびスペーサ７ならびに打込み治具８が通過可能に形成されている。
【００２６】
前記前側コッターピン６Ａおよび後側コッターピン６Ｂは、図５（ａ）（ｃ）に示すように、それぞれ係合部２１と、係合部２１の基端側に取付けられた把手部２２とで構成されている。前記係合部２１は、互いに平行な一対のフランジ部２１ａ，２１ａを連結部２１ｂにより連結した略ＩまたはＨ形断面に形成されるとともに、これらフランジ部２１ａの内面間距離が前部（打込み方向後部）ほど接近する方向に傾斜するテーパ面２１ｃに形成されている。またフランジ部２１ａの外側面には、コッターピン６Ａ，６Ｂを保持搬送するためＶ形断面の保持溝２３と、把持凹部２４がそれぞれ形成されている。また把手部２２は連結部２１ｂから連続する一定厚さに形成され、左右側面に離脱用凹部２５が形成されている。
【００２７】
また前側コッターピン６Ａと後側コッターピン６Ｂとは、テーパ面２１ｃの内面幅が異なり、奥側となる後側コッターピン６Ｂは、前側連結金具１１Ａの開口挿入穴１３Ａを通過する必要があるため、テーパ面２１ｃの内面幅が前側コッターピン６Ａより大きく設定されている。また他の部分は同一に形成される。
【００２８】
さらに前記スペーサ７は、図５（ｂ）に示すように、前側連結金具１１Ａの前側挿入溝１３Ａを通過可能な打込み部３１と、その後部に取付けられた把手部３２により構成されている。そして打込み部３１は、一対のフランジ部３１ａ，３１ａと連結部３１ｂによりテーパ面のない略ＩまたはＨ形断面に形成され、コッターピン６Ａ，６Ｂと同一形状の保持溝３３および把持凹部３４ならびに離脱用凹部３５がコッターピン６Ａ，６Ｂと同一に形成される。
【００２９】
また前記打込み治具８は、図５（ｄ）に示すように、前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａを通過可能な打込み部４１と、その後部に取付けられた把手部４２により構成されている。そして打込み部４１は、一対のフランジ部４１ａ，４１ａと連結部４１ｂによりテーパ面のない略ＩまたはＨ形断面に形成され、連結部４１ｂに２個の保持穴４６が貫通形成されるとともに、コッターピン６Ａ，６Ｂと同一形状の保持溝４３と把持用凹部４４とが形成される。また把手部４２の後端部に押込み溝４５と一対の掛止爪４５ａが形成されており、図５（ｄ）の矢印方向に沿って、打込みジャッキ２０５（図２３）がシフトされた時に打込み具２０７が押込み溝４５に嵌合離脱可能に形成されるとともに、掛止爪４５ａにより打込みジャッキ２０５による打込み治具８の打込み後に、打込みジャッキ２０５を収縮することにより、打込み具２０７が掛止爪４５ａに抜け止めされて打込み治具８を引き抜くことができる。
【００３０】
次にセグメント組立装置５２およびセグメント締結装置５３を説明する。
このセグメント締結装置５３は、図２，図３に示すように、シールド掘進機５１の後部に、セグメントピース２を所定位置に搬送して位置決めするセグメント組立装置５２に配設されている。このセグメント組立装置５２は、シールド本体５１ａの後部に設けられた支持壁５４に旋回軸受５５を介して旋回フレーム５６がシールド軸心Ｏを中心に回転自在に支持され、旋回軸受５５の外周側の旋回フレーム５６に設けられたリングギヤ５７と、このリングギヤ５７に噛み合い旋回駆動モータ５８に回転駆動される駆動ピニオン５９とからなる旋回駆動装置６０により回転駆動される。またこの旋回フレーム５６には、複数の姿勢調整用シリンダ、すなわち半径方向出退シリンダ６１、旋回微調整シリンダ６２、ヨーイング用シリンダ６３、ローリング用シリンダ６４、スライド用シリンダ６９およびピッチング用シリンダ６８とそれぞれのガイド装置により姿勢制御されるセグメント保持フレーム６５が設けられており、このセグメント保持フレーム６５に設けられたセグメント把持装置６６によりセグメントピース２が保持される。そして、このセグメント締結装置５３はセグメント保持フレーム６５の両側前部にそれぞれ配設されている。６７は組立てられたセグメント１の前端面を押圧部材６７ａを押付ける反力受けとしてシールド掘進機５１を前進させる推進ジャッキである。
【００３１】
このセグメント締結装置５３は、図８，図９に示すように、複数組のコッター部材、すなわちコッターピン６Ａ，６Ｂとスペーサ７を収容した実装ケース７１を保持するケースクランプ装置７２と、このケースクランプ装置７２に保持された実装ケース７１からコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を２個ずつ取り出し、あるいは内装された２個の打込み治具８を取り出して順次供給するコッター供給装置７３と、このコッター供給装置７３からコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を受け取りピース間継手部３の締結部１０に挿入して打込むコッター打込み装置７４とで構成されている。
【００３２】
前記実装ケース７１は、図１０〜図１２に示すように、そのケース本体８０が前後左右の側板８１ａ，８１ｂと上面の格納板８１ｃとを有する矩形箱形に形成され、その格納板８１ｃに形成された複数の保持穴８２に、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７がそれぞれ貫通した状態で挿入され図１３，図１４に示すコッターロック装置８３により保持されている。また左右の側板８１ｂの外面には、中央部に挿入ガイドスペース８５が形成された一対の固定ブロック８４，８４が対称位置に固定されており、これら固定ブロック８４には、底部側で両側に突出された受取用クランプ部８４ａと、天部側で両側に突出された送出用クランプ部８４ｂとが形成されている。また前部の側板８１ａにロック用孔８６が形成されている。
【００３３】
そして、セグメント締結装置５３に配設されたケースクランプ装置７２には、図１１，図１３に示すように、供給部フレーム１２１のケース装着窓１２１ａの外周部に、挿入ガイドスペース８５に挿入される一対の挿入ガイド体９１と、一対２組のケースクランプ装置７２が配設されている。これらケースクランプ装置７２は、ロック用爪７３ａを受取用クランプ部８４ａの上に出退して供給部フレーム１２１との間で受取用クランプ部８４ａをクランプ可能な一対２組の受取用クランプシリンダ９３と、ロック用レバー９４ａを回動して先端部をロック用孔８６に嵌合可能なロック用シリンダ９４により構成されている。
【００３４】
一方、セグメント締結装置５３のケースクランプ装置７２に実装ケース７１を装着および離脱するケース搬入出装置（図示せず）の受渡し用ケースクランプ装置９５は、図１６に示すように、セグメント締結装置５３に接近離間自在なケース支持フレーム９７のアーム部９７ａ間にケース保持空間９６が形成されるとともに、これらアーム部９７ａに固定ブロック８４の送出用クランプ部８４ｂに対応してそれぞれ左右一対のクランプレバー９８，９８が支持ピン９８ａ，９８ａを中心に回動自在に配置され、これらクランプレバー９８，９８の受動端にクランプシリンダ９９の作動端と固定端がそれぞれ連結されている。したがってクランプシリンダ９９を伸縮することにより、クランプレバー９８を支持ピン９８ａを中心に開閉して各クランプレバー９８の作動端で実装ケース７１の送出用クランプ部８４ｂに嵌合させ、実装ケース７１をケース保持空間９６内の一定位置で保持することができる。このように、ケース本体８０に設けられた固定ブロック８４，８４により、ケース装着窓１２１ａに配設されたケースクランプ装置７２とケース搬入出装置の受渡し用ケースクランプ装置９５との間で安全且つ確実に実装ケース７１を受渡しすることができる。
【００３５】
次にコッターロック装置８３を図１３〜図１５を参照して説明する。
各保持穴８２毎に格納板８１ｃから奥側にコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の周囲を囲む格納空間１０１ａが形成された平面視がコの字形の格納フレーム１０１が取り付けられており、この格納空間１０１ａの中間対向位置にコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の押込みを規制する段部１０１ｂが形成されている。また格納フレーム１０１の両側部に、第１支持ピン１０２を介してロックアーム（回動部材）１０４が開閉自在に支持され、このロックアーム１０４の入口側で円弧状に形成された係止端部１０４ａに、中間部が第支持２ピン１０６を介して回動自在に支持されたガイドレバー（回動部材）１０３の駆動端部が連結ピン１０５ａと長穴１０５ｂを介して連結連動されている。さらにガイドレバー１０３の奥側の受動端１０４ｂに、係止端部１０４ａが突出される閉動側に付勢するアーム付勢ばね１０７が連結されており、このアーム付勢ばね１０７により、ロックアーム１０４の係止端部１０４ａが突出されてコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の把持凹部２４，３４，４４に係合され抜け止めされる。しかしこの係止端部１０４ａは円形状に形成されるため、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７に挿脱方向の押引き力が加わることで、アーム付勢ばね１０７に抗して把持凹部２４，３４，４４の傾斜面で係止端部１０４ａが押し出されてロックアーム１０４が開動され、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７が押込みおよび抜出しが可能となる。
【００３６】
そして、これらガイドレバー１０３の外側部にそれぞれロックアーム１０４の開動を規制する規制ブロック１０８が入口側の規制位置（ア）と奥側の開放位置（イ）との間でスライド自在に配置されており、格納フレーム１０１の上面または下面にガイド部材１０９ａを介して挿脱方向にスライド自在に配設された解除部材１０９に前記規制ブロック１０８が取付けられている。また格納フレーム１０１から挿脱方向に突出されて解除部材１０９のガイド穴１０９ｂに挿入されたガイドロッド１１０に、解除部材１０９を規制位置（ア）側に付勢する圧縮ばね１１１が嵌合されており、規制ブロック１０８が規制位置（ア）側に付勢されている。
【００３７】
したがって、圧縮ばね１１１に抗して押込み端１０９ｃから解除部材１０９を奥側に押込むことにより、規制ブロック１０８が規制位置（ア）から開放位置（イ）にスライドされ、さらにコッター部材６Ａ，６Ｂ，７が押引きされることで、把持凹部２４，３４，４４から係止端部１０４ａが押し出されてロックアーム１０４が開動され、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７を押込みまたは抜出しすることができる。
【００３８】
次にコッター供給装置７３を図８，図９，図１２，図１７〜図２１を参照して説明する。
図８，図９，図１７に示すように、ケースクランプ装置７２によりケース装着窓１２１ａに実装ケース７１が保持される供給部フレーム１２１には、横行部フレーム１２２を矢印Ｘ−Ｘ方向（シールド接線方向）に移動させる横行駆動機構１２３と、この横行部フレーム１２２に設けられて縦行部フレーム１２４を矢印Ｙ−Ｙ方向（シールド軸心方向）に移動させる縦行駆動機構１２５と、縦行部フレーム１２４に設けられて把持部フレーム１２６を矢印Ｚ−Ｚ方向（シールド半径方向）に沿う垂直軸心周りに少なくとも９０度の範囲で旋回可能な旋回駆動機構１２７および矢印Ｚ−Ｚ方向に昇降駆動する昇降駆動機構１２８が設けられており、この把持部フレーム１２６に、コッター部材を把持可能な供給把持装置１２９が設けられている。１３０は打込み治具８を保持する治具保持機構である。
【００３９】
供給部フレーム１２１は、矩形箱体状に形成され、Ｘ−Ｘ方向の一側面にケースクランプ装置７２が配置されたケース装着窓１２１ａが形成されるとともに、矢印Ｙ−Ｙ方向に沿う切羽側に、コッター出入口１２１ｂが形成されている。
【００４０】
横行駆動機構１２３は、供給部フレーム１２１に設けられてリニアガイド１３１を介して横行部フレーム１２２をスライド自在に支持する横行用レール１３２と、供給部フレーム１２１に設けられて横行用モータ１３３により回転駆動される左右一対の横行用ねじ軸１３４と、横行部フレーム１２２に設けられて横行用ねじ軸１３４にそれぞれ嵌合された雌ねじ部材１３５とを具備し、横行用モータ１３３により横行用ねじ軸１３４を回転駆動して雌ねじ部材１３５により横行部フレーム１２２を矢印Ｘ−Ｘ方向に移動させることができる。
【００４１】
縦行駆動機構１２５は、横行部フレーム１２２に設けられてリニアガイド１３６を介して縦行部フレーム１２４をスライド自在に支持する縦行用レール１３７と、横行部フレーム１２２に設けられて縦行用モータ１３８により回転駆動される縦行用ねじ軸１３９と、縦行部フレーム１２４に設けられて縦行用ねじ軸１３９にそれぞれ嵌合された雌ねじ部材１４０とを具備し、縦行用モータ１３８により横行用ねじ軸１３９を回転駆動して雌ねじ部材１４０により縦行部フレーム１２２を矢印Ｙ−Ｙ方向に移動させることができる。
【００４２】
前記旋回駆動機構１２７は、縦行部フレーム１２４に旋回軸受１４１を介して旋回自在に支持された旋回部フレーム１４２と、この旋回部フレーム１４２の背面側に取付けられた円弧状ラック１４３と、縦行部フレーム１２４に設けられた旋回用モータ１４４に回転駆動されて円弧状ラック１４３に噛み合う旋回用ピニオン１４５とを具備し、旋回用モータ１４４により旋回用ピニオン１４５を回転駆動して円弧状ラック１４３を旋回させ、旋回部フレーム１４２を介して供給把持装置１２９を９０度（１８０度まで）旋回させることができる。
【００４３】
昇降駆動機構１２８は、旋回部フレーム１４２に設けられてリニアガイド１４７を介して把持部フレーム１２６をスライド自在に支持する昇降用レール１４８と、旋回部フレーム１４２に設けられて昇降用モータ１４９により回転駆動される昇降用ねじ軸１５１と、把持部フレーム１２６に設けられて昇降用ねじ軸１５１に嵌合された雌ねじ部材１５２とを具備し、昇降用モータ１４９により横行用ねじ軸１５１を回転駆動して雌ねじ部材１５２により把持部フレーム１２６を矢印Ｚ−Ｚ方向に移動させることができる。
【００４４】
前記供給把持装置１２９は、図１２，図１４，図１８に示すように、把持部フレーム１２６のＺ−Ｚ方向に締結部１０の締結間隔Ｒをあけて取付けられた上下一対の支持部材１５３に、一対２組の供給部把持アーム１５４がそれぞれ支持ピン１５５を介して開閉自在に支持され、支持部材１５３の供給部把持アーム１５４間にアーム開閉シリンダ１５６が配設されている。そしてこのアーム開閉シリンダ１５６の出力ロッドに取付けられた作動部材１５７の両端部と供給部把持アーム１５４の間にそれぞれ開閉リンク１５８が連結ピン１５９，１５９を介して連結され、アーム開閉シリンダ１５６を出退駆動することにより開閉リンク１５８を介して供給部把持アーム１５４を開閉し、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を把持開放することができる。そして供給部把持アーム１５４の遊端部には、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８の保持溝２３，３３，４３に係合される把持爪１５４ａと、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７のフランジ部２１ａ，３１ａ，４１ａの外面を挟み込む一対の把持用リブ１５４ｂがそれぞれ形成されて、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を確実に把持することができる。また支持部材１５３には、実装ケース７１に設けられた解除部材１０９を押込み端１０９ｃから奥側に押込むロック開放部材１６１が取付けられている。
【００４５】
したがって、横行駆動機構１２３と縦行駆動機構１２５と旋回駆動機構１２７と昇降駆動機構１２８とにより、供給把持装置１２９の供給部把持アーム１５４，１５４が目的のコッターピン６Ａ，６Ｂまたはスペーサ７に対向され、さらに横行駆動機構１２３により実装ケース７１に接近されることにより、ロック開放部材１６１が解除部材１０９を押込んでコッターロック装置８３が解除され、さらにアーム開閉シリンダ１５６により供給部把持アーム１５４，１５４が閉動されてコッターピン６Ａ，６Ｂまたはスペーサ７が把持される。次いで横行駆動機構１２３により供給把持装置１２９の供給部把持アーム１５４，１５４が実装ケース７１から離れる方向に移動されることによりコッターピン６Ａ，６Ｂまたはスペーサ７が保持穴８２から引き出される。さらに、旋回駆動機構１２７により９０°反転された後、横行駆動機構１２３と縦行駆動機構１２５と昇降駆動機構１２８とにより、供給把持装置１２９が移動されて供給部把持アーム１５４，１５４が移動されて供給部フレーム１２１のコッター出入口１２１ｂの受渡し位置に搬送される。
【００４６】
前記治具保持機構１３０は、図１９〜図２１に示すように、供給部フレーム１２１内でコッター出入口１２１ｂに臨んで取付けられた支持フレーム１６２に一対のリニアレール１６３がＺ−Ｚ方向に配設され、このリニアレール１６３にリニアガイド１６４Ａ，１６４Ｂを介して内周側可動フレーム１６５Ａと外周側可動フレーム１６５Ｂがスライド自在に設けられている。そして、内周側可動フレーム１６５Ａには、締結部１０の締結間隔Ｒをあけて内周側保持ブロック１６６Ａがそれぞれ取り付けられ、外周側可動フレーム１６５Ｂには、締結部１０の締結間隔Ｒをあけて外周側保持ブロック１６６Ｂが取り付けられており、これら内外周側保持ブロック１６６Ａ，１６６Ｂにより、一対の打込み治具８を締結間隔Ｒをあけて挟持するように構成されている。さらに、内周側保持ブロック１６６Ａの把持面には、打込み治具８の保持穴４６に嵌合自在な一対の保持ピン１６７が突設され、外周側保持ブロック１６６Ｂの把持面に保持ピン１６７の先端部が嵌合する受け穴１６８が形成されている。また前記内周側可動フレーム１６５Ａは、供給部フレーム１２１の背面上部に取付けられた内周側保持用シリンダ１６９Ａのピストンロッドが連結部材を介して連結され、さらに外周側可動フレーム１６５Ｂは、供給部フレーム１２１の背面下部に取付けられた外周側保持用シリンダ１６９Ｂのピストンロッドが連結部材を介して連結されている。
【００４７】
したがって、打込み治具８の使用行程になると、横行駆動機構１２３と縦行駆動機構１２５と旋回駆動機構１２７と昇降駆動機構１２８とにより、供給把持装置１２９が治具保持機構１３０に対向して停止され、供給部把持アーム１５４，１５４により打込み治具８，８が把持される。そして、内外周側保持用シリンダ１６９Ａ，１６９Ｂがそれぞれ伸展されて両可動フレーム１６５Ａ，１６５Ｂを介して内外周側保持ブロック１６６Ａ，１６６Ｂが互いに離間され、打込み治具８の保持穴４６から保持ピン１６７が離脱される。さらに横行駆動機構１２３と縦行駆動機構１２５により、供給把持装置１２９が移動されて供給部把持アーム１５４，１５４に把持された打込み治具８，８が供給部フレーム１２１のコッター出入口１２１ｂの受渡し位置に搬送される。
【００４８】
打込み治具８の使用が終了すると、供給部フレーム１２１のコッター出入口１２１ｂの受渡し位置に取り出された打込み治具８，８が供給部把持アーム１５４，１５４に把持され、供給把持装置１２９が移動されて打込み治具８が内外周側可動フレーム１６５Ａ，１６５Ｂ間に挿入されると、内外周側保持用シリンダ１６９Ａ，１６９Ｂがそれぞれ収縮され両可動フレーム１６５Ａ，１６５Ｂを介して内外周側保持ブロック１６６Ａ，１６６Ｂが互いに接近され、保持ピン１６７が打込み治具８の保持穴４６に嵌合されて連結部４１ｂが内外周側保持ブロック１６６Ａ，１６６Ｂに挟持される。
【００４９】
さらに前記コッター打込み装置７４を図６，図８，図９，図２２〜図２７を参照して説明する。
このコッター打込み装置７４は、一対のコッター把持アーム７５，７５によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７または打込み治具８を２個ずつ受け取って把持し、受取り位置（挿入打込み位置Ｄ）から搭載位置Ｃに後退させた後、受給位置Ａからピース間締結部３に対向する送給位置Ｂにシールド半径方向に移動させる。次いで、コッター把持挿入手段７６によりコッター把持アーム７５，７５をシールド軸心方向に挿入打込み位置Ｄまで突出移動させてコッター部材６Ａ，６Ｂ，７または打込み治具８を開口挿入穴１３Ａから連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入する。そして、図２４，図２５に示すように、打込み駆動部シフト手段７８により、打込み具２０７をコッター把持アーム７５の出退移動に干渉しない待機位置Ｅから打込み位置Ｆにシフトさせる。さらにこのコッター打込み駆動手段７７によりコッター把持アーム７５，７５間から打込み具２０７を突出させてコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を連結金具１１Ａ，１１Ｂのコッター穴１２Ａ，１２Ｂに打込むように構成されている。
【００５０】
以下コッター打込み装置７４の詳細を説明する。
前記コッター把持挿入手段７６およびコッター打込み駆動手段７７ならびに打込み駆動部シフト手段７８を具備した打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂは、図８，図２２に示すように、ピース間継手部３の締結部１０，１０に対応して、シールド半径方向に締結間隔Ｒをあけて２基が設置されている。
【００５１】
ところで、前記セグメントピース２のピース間継手部４は、図６（ａ），図７（ａ）に示すように、シールド軸心Ｏと平行でシールド半径方向に沿う直角締結面を有している。しかしセグメントピース２のうち、セグメントリング４の組立行程で最後に組立てられるＫセグメントピース１４は、図２８，図２９に示すように、リング最後の嵌め合わせが容易なように正面視が台形状に形成されている。すなわち、Ｋセグメントピース１４はシールド軸心Ｏに対してくさび角αを有するとともに、シールド軸心Ｏ側に延長された左右の締結面の交点がシールド軸心Ｏより遠方あるいは平行もしくは離間するように半径方向に対して逃げ角βを有する傾斜締結面１４ａが形成されて台形状に形成されている。またこのＫセグメントピース１４の両側には、傾斜締結面１４ａに対応してくさび角αおよび逃げ角βに相対する傾斜角を有する傾斜締結面１６ａが形成された直角台形状のＡセグメントピース１６が配置されている。このため、Ｋセグメントピース１４とＡセグメントピース１６との傾斜ピース間継手部１５では、傾斜締結面１４ａ，１６ａがくさび角αおよび逃げ角βを持って弧長方向に突き合わされ、図面上では、たとえばくさび角αは１２°前後、逃げ角βは１１°前後である。
【００５２】
前記傾斜ピース間継手部１５の傾斜締結面１４ａ，１６ａは、ピース間継手部２の直角締結面に比較して長く、この直角締結面と同様に均等な締結力を得るために、傾斜ピース間継手部１５の連結金具１１Ａ，１１Ｂをピース間継手部３の連結金具１１Ａ，１１Ｂと同一の円周上に配置すればよい。しかしこれを実施すると、連結金具１１Ａ，１１Ｂ間の距離が他のピース間継手部３の連結金具１１Ａ，１１Ｂより長くなることになる。すると、セグメント締結装置５３による打込み距離やスペーサ７の長さを、傾斜ピース間継手部１５のみ特別に設定する必要が生じる。
【００５３】
これを解決するためにこの実施の形態では、図６（ｂ），図７（ｂ）に示すように、セグメントピース２，１４，１６の幅方向の中心を通りシールド軸心Ｏに直交する中心面Ｃとコッターピン６Ａ，６Ｂの中心線の交点ＯＡ，ＯＢを中心として一定の配設距離Ｌａ＝Ｌｂだけ離れて連結金具１１Ａ，１１Ｂが配設されている。この配設距離Ｌａ，Ｌｂは、直角締結面を有する他のピース間継手部３の連結金具１１Ａ，１１Ｂ間の配設距離と同一に設定されているため、コッターピン６Ａ，６Ｂ、スペーサ７および打込み治具８も同一部材を使用することができる。そして、セグメント締結装置５３は、内周側と外周側に配置された打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂを、傾斜ピース間継手部７０の打込み作業時のみ、コッター打込み方向をくさび角αだけ傾斜させるとともに、逃げ角βに起因する周方向のずれ量δだけ接線方向にシフトさせればよい。このように、シールド掘進機５１に設けられたセグメント締結装置５３による打込み位置や打込み方向などの位置制御や方向制御の基準要素も、他のピース間継手部３と共通させることができ、また締結強度も前後で均等にすることができる。
【００５４】
したがって、供給部フレーム１２１に、打込み方向調整機構１７０および半径方向出退機構１８０ならびに打込み位置調整機構１８１を介して打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂが配設されている。
【００５５】
すなわち、打込み方向調整機構１７０は、図８，図２２に示すように、供給部フレーム１２１に旋回軸受１７２，１７２を介して傾動アーム１７３，１７３がシールド半径方向の軸心周りに回動自在に支持され、供給部フレーム１２１と傾動アーム１７３との間に連結された傾動用シリンダ１７４により打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂをくさび角αだけ傾動してコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８の打込み方向を調整可能に構成されている。
【００５６】
また半径方向出退機構１８０は、図９に示すように、傾動アーム１７３，１７３の先端部間に連結された半径方向フレーム１７３ａ，１７３ａに一対の出退用レール１７５，１７５が配設され、これら出退用レール１７５，１７５にリニアガイド１７６ａを介して出退用フレーム１７６がシールド半径方向に移動自在に配置されている。そして半径方向フレーム１７３ａ，１７３ａに取付けられた一対の出退用ラック１７７，１７７と、これら出退用ラック１７７，１７７にそれぞれ噛み合う出退用ピニオン１７８，１７８と、これら出退用ピニオン１７８，１７８を減速機を介してそれぞれ回転駆動する出退用モータ１７９，１７９とを有する出退駆動装置により、打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂが供給部フレーム１２１のコッター出入口１２１ｂに対向するコッター受給位置Ａとコッター送給位置Ｂとの間で出退移動するように構成されている。
【００５７】
さらに打込み位置調整機構１８１は、図８，図２２に示すように、出退用フレーム１７６に、リニアガイドおよびリニアレールからなる第１接線方向ガイド装置を介して内周側打込み装置本体１７１Ａがスライド自在に配設され、さらに内周側打込み装置本体１７１Ａにリニアガイドおよびリニアレールからなる第２接線方向ガイド装置１８３を介して外周側打込み装置本体１７１Ｂが所定範囲でスライド自在に配設されている。そして、出退フレーム１７６に垂設された側部アーム１７６ａに、内周側打込み装置本体１７１Ａに連結されて所定範囲でスライドさせる第１位置調整用シリンダ１８４Ａと、外周側打込み装置本体１７１Ｂに連結されて所定範囲でスライドさせる第２位置調整用シリンダ１８４Ｂとが取り付けられている。
【００５８】
２基設置された打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂは同一構造であるため、一方のみを説明する。
すなわち、打込み装置本体１７１Ａに設けられたコッター把持挿入手段７６は、図２３，図２４に示すように、本体フレーム１９１の外周側にリニアレールおよびリニアガイドからなる挿入ガイド装置１９２を介してシールド軸心方向にスライド自在に配置されたアーム出退フレーム１９３と、このアーム出退フレーム１９３の先端側（坑内側）に接線方向に所定間隔をあけて配設されアーム支持ピン１９４，１９４を中心に開閉自在な一対のコッター把持アーム７５，７５とを具備し、これらコッター把持アーム７５，７５間に後述する打込みジャッキ２０５の打込み具２０７が通過可能な間隔が形成されている。
【００５９】
そして、アーム出退フレーム１９３の左右の外側部には、コッター把持アーム７５を開閉する開動用シリンダ１９５ａおよび閉動用シリンダ１９５ｂからなる２個一組のアーム開閉装置１９５，１９５がそれぞれ設けられている。さらにこの本体フレーム１９１には、アーム出退フレーム１９３の左右両側に把持アーム出退装置１９９，１９９が配設されており、この把持アーム出退装置１９９は、挿入ストロークＳより少し大きい間隔をあけて配置された一対の出退用スプロケット１９６Ａ，１９６Ｂと、出退用スプロケット１９６Ａ，１９６Ｂ間で挿入駆動モータ１９７により回転される駆動スプロケット１９６Ｃと、テンション用スプロケット１９６Ｄと、両端部がアーム出退フレーム１９３に連結されてこれらスプロケット１９６Ａ〜１９６Ｄに巻張された挿入駆動チェーン１９８とで構成されている。そしてこの把持アーム出退装置１９９により、図２７に示すように、コッター把持アーム７５を切羽側のコッター搭載位置Ｃと坑内側のコッター受渡し位置（挿入打込み位置Ｄと同じ）との間でシールド軸心方向に挿入ストロークＳだけ往復移動させることができる。またこの把持アーム出退装置１９９は、組立てられたセグメントピースとシールド掘進機５１の推進ジャッキ６７の押圧部材６７ａの間の限られた図２に示す空間に打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂが挿入されるため、アーム出退フレーム１９３の挿入ストロークＳの範囲に収まるようにコンパクトに形成されている。
【００６０】
またこれらコッター把持アーム７５の先端側内面には、図２６に示すように、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７と打込み治具８の把持凹部２４，３４，４４に嵌合する把持凸部２０１が形成されている。これら把持凹部２４，３４，４４には、前後方向に略４５°で傾斜する前後傾斜受け面２４ａ，２４ａと、左右両側で左右方向に略４５°で傾斜する左右傾斜受け面２４ｂ，２４ｂが形成されており、一方コッター把持アーム７５の把持凸部２０１には、各前後傾斜受け面２４ａにそれぞれ当接する前後傾斜押え面２０１ａ，２０１ａと各左右傾斜受け面２４ｂにそれぞれ当接する左右傾斜押え面２０１ｂ，２０１ｂとが形成され、これら両傾斜押え面２０１ａ，２０１ｂにより、コッターピン６Ａ，６Ｂを前後方向および左右方向に位置決めして正確な位置および姿勢で把持することができ、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａにスムーズに挿入することができる。
【００６１】
またコッター打込み駆動手段７７は、図２３〜図２５，図２７に示すように、コッター把持供給手段７６の内周側に配置されており、打込み駆動部シフト手段７８により、アーム出退フレーム１９３の挿入移動経路上の打込み位置Ｆとその内周側の待機位置Ｅの間でシフトされる。すなわち、本体フレーム１９１の左右両側にシールド半径方向のシフト用レール２０２ａおよびリニアガイド２０２ｂからなるシフトガイド装置２０２を介してシフトフレーム２０３がスライド自在に支持されている。そしてシフトフレーム２０３の両側にシフト駆動装置であるシフト用シリンダ２０８の本体が取り付けられ、そのピストンロッドが本体フレーム１９１に連結されて打込み駆動部シフト手段７８が構成されている。
【００６２】
また前記シフトフレーム２０３には、リニアレールおよびリニアガイドからなる位置決めガイド装置２０４を介して打込み駆動手段である打込みジャッキ２０５がシールド軸心方向に所定範囲でスライド自在に支持されるとともに、シフトフレーム２０３から垂設された受けブラケット２０３ａと打込みジャッキ２０５のブラケット２０５ａの間で、ブラケット２０５ａから突設されたスライド軸２０５ｂに外嵌された位置決め用ばね２０６により、打込みジャッキ２０５が後退側（切羽側）に付勢されている。さらにこの打込みジャッキ２０５の出力ロッドにＴ形の打込み具２０７が取り付けられており、この打込み具２０７により、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７をそれぞれ打込み可能で、かつ打込み治具８の押込み溝４５に嵌合させて打込み可能で、かつ掛止爪４５ａにより引抜き可能に構成される。
【００６３】
また図２３に示すように、前記打込みジャッキ２０５の打込み方向の両側にはそれぞれ位置決めブロック２１１が突設されている。一方、アーム出退フレーム１９３とコッター把持アーム７５の基端部内面には、前記挿入打込み位置Ｄで位置決めブロック（図示せず）が嵌合可能な位置決め凹部２１２と係合凹部２１３が形成されている。またこの位置決め凹部には、Ｌ形の位置決めストッパ２１２が取付けられている。
【００６４】
したがって、コッター把持アーム７５，７５によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８のいずれかを把持させ、把持アーム出退装置１９９の挿入駆動モータ１９７を起動して駆動用スプロケット１９６Ｃを回転させ挿入駆動用チェーン１９８を移動させることにより、コッター把持アーム７５，７５をコッター搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄ（コッター受渡し位置）に移動させ、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７または打込み治具８をピース間継手部３の開口挿入穴１３Ａから連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入する。ついで、シフト用シリンダ２０８を駆動して打込みジャッキ２０５を待機位置Ｅから打込み位置Ｆにスライドさせ、位置決めブロック２１１を位置決め凹部２１２に嵌合させる。さらに把持アーム出退装置１９９を再駆動してアーム出退フレーム１９３をわずかに前進させることにより、位置決め用ばね２０６の作用で位置決めブロック２１１を位置決めストッパ２１２ａに当て付けて位置決めを行う。さらにアーム開閉装置１９５を駆動してコッター把持アーム７５，７５を開動し、基端部に形成された係合凹部２１３を位置決めブロック２１に嵌合させて、コッター把持アーム７５，７５と打込みジャッキ２０５とを連結固定する。次いで打込みジャッキ２０５を伸展して打込み具２０７によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７または打込み治具８を連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに打込むことができる。
【００６５】
次にこのセグメント締結装置５３による締結動作を順を追って説明する。
１．受渡し用ケースクランプ装置９５により実装ケース７１を保持した支持フレーム９７が、セグメント締結装置５３の供給部フレーム１２１に接近移動され、その実装ケース７１がケース装着窓１２１ａに搬入され、挿入ガイド体９１に固定ブロック８４の挿入ガイドスペース８５が嵌合されると、ケース保持手段７２の受取り用クランプシリンダ９３が駆動されてロック用爪９３ａが受取用クランプ部８４ａに突出されてクランプされる。同時にロック用シリンダ９４によりロック用レバー９４ａがロック用穴８６に嵌合される。そして、受渡し用ケースクランプ装置９５のクランプシリンダ９９によりクランプレバー９８が開動されて固定ブロック８４の送出用クランプ部８４ｂが開放され、実装ケース７１が支持フレーム９７から供給部フレーム１２１にスムーズに受け渡される。
【００６６】
２．セグメント組立装置５２によりセグメントピース２が所定位置に運ばれて位置決めされる作業中に、セグメント締結装置５３では各駆動機構１２３，１２５，１２８と旋回駆動機構１２７により供給把持装置１２９が移動されて、実装ケース７１の目的のコッターピン６Ｂ，６Ｂが把持され、実装ケース７１から引き抜かれて供給部フレーム１２１のコッター出入口１２１ｂに搬送される。
【００６７】
３．このコッターピン６Ｂ，６Ｂがコッター把持挿入手段７６のコッター把持アーム７５，７５に把持されて搭載位置Ｃまで後退され、さらにセグメントピース２の位置決めが完了すると、半径方向出退機構１８０の出退用モータ１７９が駆動されて打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがコッター受給位置Ａからピース間締結部３に対向するコッター送給位置Ｂまで外周側に移動される。
【００６８】
４．後述する手順に従って、コッターピン６Ｂ，６Ｂの打込みが終了すると、次いで実装ケース７１および治具保持機構１３０からスペーサ７，７、打込み治具８、コッターピン６Ａ，６Ａの順に順次取り出されてコッター打込み装置７４に受け渡され、ピース間継手部３に打込まれる。これにより周方向に隣接するセグメントピース２が強固に締結される。なお、打込み治具８は、使用後に治具保持機構１３０に戻されて再使用される。
【００６９】
５．また、傾斜ピース間継手部１５の場合には、打込み方向調整機構１７０によりコッター打込み装置７４の打込み方向がくさび角αに対応されるとともに、打込み位置調整機構１８１により第１，第２傾動部シフト用シリンダ１８４Ａ，１８４Ｂが伸縮されて打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂの打込み位置を逃げ角βによるずれ量δに対応される。
【００７０】
次に図３０〜図３３を参照してコッター打込み装置７４によるピース間継手３の締結方法を説明する。
ａ．コッター供給装置７３により供給された後側コッターピン６Ｂをコッター把持アーム７５，７５で受け取り、把持アーム出退装置１９９により後側コッターピン６Ｂが搭載位置Ｃに後退される。そして図３０（ａ）に示すように、半径方向出退機構１８０により打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがピース間締結部３の対向位置に移動されて後側コッターピン６Ｂが移送される。
【００７１】
そして、図３０（ｂ）に示すように、把持アーム出退装置１９９によりコッター把持アーム７５，７５が搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄに移動されて、後側コッターピン６Ｂが開口挿入穴１３Ａから前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａの入口に挿入される。さらに打込み駆動部シフト手段７８のシフト用シリンダ２０８により打込みジャッキ２０５が待機位置Ｅから打込み位置Ｆにスライドされ、またアーム開閉装置１９５によりコッター把持アーム７５，７５が開動されて後側コッターピン６Ｂが解放される。
【００７２】
ｂ．図３０（ｃ）に示すように、打込みジャッキ２０５が伸展されて打込み具２０７によりコッター部材６Ｂが連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに打込まれる。さらに、コッター把持アーム７５，７５が閉動された後、シフト用シリンダ２０８により打込みジャッキ２０５が打込み位置Ｆから待機位置Ｅに後退され、次いでコッター把持アーム７５，７５が搭載位置Ｃまで後退される。そして半径方向出退機構１８０により打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂをコッター供給装置７３の対応位置まで後退させてスペーサ７を受け取る。
【００７３】
ｃ．図３０（ｄ）に示すように、コッター受給位置Ａでコッター供給装置７３からスペーサ７を受け取った打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがコッター送給位置Ｂに移動されると、図３１（ｅ）に示すように、把持アーム出退装置１９９によりコッター把持アーム７５が搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄに移動され、スペーサ７が開口挿入穴１３Ａから前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入される。このスペーサ７の挿入により、後側コッターピン６Ｂがコッター穴１２Ａから中間挿入穴１３Ｂ側に押し出される。さらに打込み駆動部シフト手段７８のシフト用シリンダ２０８により打込みジャッキ２０５が待機位置Ｅから打込み位置Ｆにスライドされる。
【００７４】
ｄ．さらに図３１（ｆ）に示すように、アーム開閉装置１９５によりコッター把持アーム７５，７５が開動されてスペーサ７が解放されると、打込みジャッキ２０５が伸展されて打込み具２０７により連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに打込まれる。これにより、後側コッターピン６Ｂが中間挿入穴１３Ｂに押し出される。さらに、同様の動作で打込みジャッキ２０５が打込み位置Ｆから待機位置Ｅに後退され、次いでコッター把持アーム７５，７５が後方の搭載位置Ｃまで後退される。そして半径方向出退機構１８０により打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがコッター供給装置７３の対応位置まで後退されて治具保持機構１３０から取り出された打込み治具８を受け取る。
【００７５】
ｅ．図３１（ｇ）に示すように、コッター受給位置Ａで打込み治具８が受け取った打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがコッター送給位置Ｂに移動されると、図３１（ｈ）に示すように、把持アーム出退装置１９９によりコッター把持アーム７５が搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄに移動され、打込み治具８が開口挿入穴１３Ａから前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入される。この打込み治具８の挿入により、スペーサ７を介して後側コッターピン６Ｂの先端部が後側連結金具１１Ａのコッター穴１２に挿入される。次に打込みジャッキ２０５が打込み位置にスライドされ、コッター把持アーム７５，７５が開動されて打込み治具８が解放される。
【００７６】
ｆ．さらに図３２（ｉ）に示すように、打込みジャッキ２０５が伸展されて打込み具２０７により打込み治具８が打込まれると、スペーサ７を介して後側コッターピン６Ｂが後側連結金具１１Ｂのコッター穴１２Ｂに打込まれる。これにより後側コッターピン６Ｂのテーパ面２１ｃの作用で後側連結金具１１Ｂ，１１Ｂが強固に締結される。
【００７７】
ｇ．次いで図３２（ｊ）に示すように、打込みジャッキ２０５が収縮されると、打込み具２０７が押込み溝４５内で掛止爪４５ａに係合されることから、打込み治具８が打込み前の挿入打込み位置Ｄに戻される。さらに図３２（ｋ）に示すように、コッター把持アーム７５，７５により打込み治具８が把持され、把持アーム出退装置１９９によりコッター把持アーム７５が挿入打込み位置Ｄから搭載位置Ｃに戻される。そして半径方向出退機構１８０により打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがコッター送給位置Ｂからコッター受給位置Ａにコッター供給装置７３の対応位置まで後退されて打込み治具８が返送され、さらに前側コッターピン６Ａを受け取る。
【００７８】
ｈ．図３３（ｌ）に示すように、コッター供給装置７３から受け取った前側コッターピン６Ａがコッター送給位置Ｂに移動されると、図３３（ｍ）に示すように、把持アーム出退装置１９９によりコッター把持アーム７５が搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄに移動され、前側コッターピン６Ａが開口挿入穴１３Ａから前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入される。さらに打込みジャッキ２０５が待機位置Ｅから打込み位置Ｆにスライドされる。
【００７９】
ｉ．図３３（ｎ）に示すように、アーム開閉装置１９５によりコッター把持アーム７５，７５が開動されてコッターピン６Ａが解放されると、打込みジャッキ２０５が伸展されて打込み具２０７により前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに打込まれる。これにより前側コッターピン６Ａのテーパ面２１ｃの作用で前側連結金具１１Ａ，１１Ａが強固に連結される。
【００８０】
上記実施の形態によれば、複数のコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を装填した実装ケース７１から、コッター供給装置７３によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を順次取り出してコッター打込み装置７４に渡し、コッター打込み装置７４によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７をピース間継手部３の締結部１０に打込むように構成したので、比較的重量のあるコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を、実装ケース７１を介して能率良く供給することができる。
【００８１】
また供給部フレーム１２１内に治具保持機構１３０を介して打込み治具８を装備させて繰り返し使用可能に構成し、供給把持装置１２９の供給部把持アーム１５４により、実装ケース７１からコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を取り出してコッター打込み装置７４に供給するとともに、治具保持機構１３０とコッター打込み装置７４との間で打込み治具８の受渡しを行うように構成したので、コッター打込み装置７４に短時間でコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を順次供給して、スムーズにコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を直接、あるいは打込み治具８を介してピース間継手部３の締結部１０に打込むことができ、締結に要する作業時間を短縮することができる。
【００８２】
さらに実装ケース７１に装填されたコッター部材６Ａ，６Ｂ，７をコッターロック装置８３により確実に保持することができ、搬送やセグメント締結装置５３の姿勢変向による実装ケース７１の変位変動があってもコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の脱落を防止でき、また供給把持装置１２９のロック解放部材１６１により、解除部材１０９を介してコッターロック装置８３を解除することができ、供給部把持アーム１５４によるコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の取り出しも容易に行うことができる。
【００８３】
さらにまた回動部材であるロックアーム１０４とガイドレバー１０３とが連結された係止端部１０４ａをアーム付勢ばね１０７により突出側に付勢させ、ガイドレバー１０３の後退を規制する規制ブロック１０８によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の抜け止めができ、簡単な構成でコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を確実に保持できて、解除部材１０９により規制ブロック１０８を移動するだけでロックを解除でき、しかもコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を押引きしないと抜け出ることがないので、単に解除部材１０９が他の部材に接触しただけでコッター部材６Ａ，６Ｂ，７が抜け落ちることが無く、複数のコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を安定して搬送供給することができる。
【００８４】
また実装ケース７１のケース本体８０の対向する側面に固定した固定ブロック８４の両側に、受取り用クランプ部８４ａと送出用クランプ部８４ｂとを設けたので、セグメント締結装置５３とケース搬入出装置との間で実装ケース７１を、固定ブロック８４を介して受渡しを安全かつ確実に行うことができ、実装ケース７１やクランプ装置７２，９５の構造を簡易化することができる。
【００８５】
また、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を開口挿入穴１３Ａから前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入するコッター把持挿入手段７６と、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８をコッター穴１２Ａ，１２Ｂに打込むコッター打込み駆動手段７７とをシールド半径方向に配置して、打込み駆動部シフト手段７８により、打込み駆動手段７７である打込みジャッキ２０５を待機位置Ｅから打込み位置Ｆにシフトさせ、打込みジャッキ２０５により打込み具２０７をコッター把持アーム７５，７５間から突出駆動してコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を打込むように構成したので、コッター把持挿入手段７６と打込みジャッキ２０５とをコッター打込み方向に交差するシールド半径方向に配置することができる。したがって、セグメントピース２の前端面２ａと推進ジャッキ６７の押付部材６７ａとのスペースが狭くても、ピース間継手部３にコッターピン６Ａ，６Ｂを順次搬入して打込むことができる。また、ピース間継手部３の締結面に複数組の連結金具１１Ａ，１１Ｂを設けて、それぞれにコッターピン６Ａ，６Ｂを打込むので、取り扱うコッターピン６Ａ，６Ｂの長さを短く設定することができ、コッターピン打込み装置７４のコンパクト化に寄与できる。
【００８６】
さらに、ＩまたはＨ形断面のコッターピン６Ａ，６Ｂにより、周方向に隣接するセグメントピース２をそれぞれの連結金具１１Ａ，１１Ｂを介して強固に連結することができ、半径方向の負荷に強いピース間継手部３を提供することができる。
【００８７】
さらにまた、コッター把持アーム７５，７５を搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄまで出退駆動する把持アーム出退装置１９９を、スプロケット１９６Ａ〜１９６Ｄと挿入駆動チェーン１９８と、出退駆動モータ１９７とで構成したので、コッター把持アーム７５が出退する略挿入ストロークＳの長さ範囲の前後に把持アーム出退装置１９９を収容することができ、コッター打込み装置７４のコンパクト化が図れてセグメントピース２の前端面２ａと推進ジャッキ６７の押付部材６７ａとの狭いスペース内に容易に挿入することができる。
【００８８】
また、前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａを挿通できる打込み治具８を使用することにより、後側連結金具１１Ｂのコッター穴１２Ｂにコッターピン６Ｂを容易に打込むことができる。また打込み後、打込みジャッキ２０５の打込み具２０７を後退させることで、掛止爪４５ａにより打込み具８を押込み溝４５内に抜け止めして打込み治具８をコッター穴１２Ａから抜出すことができる。また打込み駆動部シフト手段７８により打込みジャッキ２０５を待機位置Ｅと打込み位置Ｆとの間でシフト移動させることで、打込み具２０７を容易に押込み溝４５に嵌合、離脱することができるので、打込み治具８の装着も容易となる。
【００８９】
またコッター把持アーム７５，７５によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を把持するに際して、コッター把持アーム７５の把持凸部２０１を把持凹部２４，３４，４４に嵌合させることにより、傾斜受け面２４ａ，２４ｂと傾斜押え面２０１ａ，２０１ｂの作用でコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を一定位置で一定姿勢に保持することができ、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに正確に挿入することができる。
【００９０】
上記実施の形態では、コッターピンおよびコッター穴を略ＩまたはＨ形断面としたが、図３４に示すように、連結部３０２，３１２とフランジ部３０３，３１３からなり、フランジ部３０３，３１３の内面をテーパ面３０３ａ，３１３ａとしたチャンネル形断面のコッターピン３０１およびコッター穴３１０（スペーサや打込み治具も同一断面）にすることもできる。
【００９１】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明の請求項１記載の発明によれば、コッターピンをコッター穴に挿入するコッター把持挿入手段と、挿入されたコッターピンをコッター穴に打込むコッター打込み駆動手段とを配置して、打込み駆動部シフト手段によりコッターピンをコッター穴に挿入した後の打込み位置にシフトさせ、コッター把持アーム間から打込み具を駆動してコッターを打込むように構成したので、コッター把持挿入手段とコッター打込み駆動手段とをコッター打込み方向に交差する方向に配置することができる。したがって、セグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材とのスペースが狭くても、ピース間継手部にコッターピンを搬入して順次打込むことができる。また、ピース間継手部の締結面に複数組の連結金具を設けて、それぞれにコッターピンを打込むので、取り扱うコッターピンの長さを短く設定することができ、コッターピン打込み装置のコンパクト化に寄与できる。
【００９２】
また請求項２記載の発明によれば、周方向に隣接するセグメントピースをそれぞれの連結金具を介して強固に連結することができ、半径方向の負荷に強いピース間継手部を提供することができる。
【００９３】
さらに請求項３記載の発明によれば、スプロケットと挿入駆動チェーンとで把持アーム出退装置を構成したので、コッター把持アームが出退する略挿入ストロークの長さ内に把持アーム出退装置を収容することができ、コッター打込み装置のコンパクト化が図れ、セグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材との狭いスペース内に容易に挿入することができる。
【００９４】
さらにまた請求項４記載の発明によれば、後方の連結金具のコッター穴を挿通できる打込み治具を使用することにより、打込み後にコッター打込み駆動手段の打込み具を後退させることで、掛止爪により打込み具を押込み溝内に抜け止めして打込み治具をコッター穴から抜出すことができ、打込み治具の再利用が可能となる。また打込み駆動部シフト手段によりコッター打込み駆動手段をシフト移動させることで、打込み具を押込み溝に嵌合、離脱することができるので、打込み具と打込み治具との連結も容易に行うことができる。
【００９５】
また請求項５記載の発明によれば、コッター把持アームによりコッターピンを把持する際に、把持凹部と把持凸部とを嵌合させることにより、傾斜受け面と傾斜押え面の作用でコッターピンを一定位置に、一定の姿勢で保持することができ、コッターピンを連結金具のコッター穴により正確に挿入することができる。
【００９６】
さらに請求項６記載の発明によれば、セグメントリングの最後に組立られるＫセグメントとこれに隣接するＡセグメントとは、その締結面がシールド軸心方向に対して傾斜するくさび角を有する傾斜ピース間継手部により締結されるが、打込み方向調整機構によりこの傾斜ピース間継手部に対応してコッターピンの打込み方向を容易に変向することができる。
【００９７】
また請求項７記載の発明によれば、くさび角を有する傾斜ピース間継手部の傾斜締結面に逃げ角が形成されて、半径方向に複数の締結部が設けられた場合、複数の締結部は、その逃げ角により打込み位置が接線方向に互いにずれることになるが、打込み位置調整機構により打込み装置本体を接線方向にスライドさせて、容易にこれに対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るコッター式セグメント締結装置により締結されるセグメントの実施の形態を示す斜視図である。
【図２】 同コッター式セグメント締結装置を有するセグメント組立装置を示す側面図である。
【図３】 同コッター式セグメント締結装置を有するセグメント組立装置を示す背面図である。
【図４】 同コッター式セグメント締結装置により締結されるピース間継手部とコッター部材を示す斜視図である。
【図５】 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置により使用されるコッター部材を示し、（ａ）は後側コッターピンの斜視図、（ｂ）はスペーサを示す斜視図、（ｃ）は前側コッターピンの斜視図、（ｄ）はスペーサを示す斜視図である。
【図６】 （ａ），（ｂ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置により締結されるピース間継手部を示し、（ａ）は通常のピース間継手部を示す平面断面図、（ｂ）は傾斜ピース間継手部を示す平面断面図である。
【図７】 （ａ），（ｂ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置により締結されるピース間継手部を示し、（ａ）は通常のピース間継手部を示す正面図、（ｂ）は傾斜ピース間継手部を示す正面図である。
【図８】 同コッター式セグメント締結装置を示す一部切欠き側面図である。
【図９】 同コッター式セグメント締結装置を示す平面断面図である。
【図１０】 同コッター式セグメント締結装置に使用する実装ケースを示す斜視図である。
【図１１】 同コッター式セグメント締結装置のケースクランプ装置を示す正面図である。
【図１２】 同コッター式セグメント締結装置の実装ケースと供給把持装置を示す側面図である。
【図１３】 同コッター式セグメント締結装置の実装ケースとケースクランプ装置を示す側面図である。
【図１４】 同コッター式セグメント締結装置のコッターロック装置を示す平面断面図である。
【図１５】 同コッター式セグメント締結装置のコッターロック装置を示す平面図である。
【図１６】 同コッター式セグメント締結装置に実装ケースを受け渡す受け渡し用ケースクランプ装置を示す正面図である。
【図１７】 同コッター式セグメント締結装置のコッター供給手段を示す正面断面図である。
【図１８】 同コッター供給手段の供給把持装置を示す拡大平面図である。
【図１９】 同（ａ）〜（ｃ）はそれぞれコッター供給手段の治具保持機構を示し、（ａ）は上部昇降部材を示す側面図、（ｂ）は下部昇降部材を示す側面図、（ｃ）は上部および下部昇降部材を組み合わせた治具保持機構を示す側面図である。
【図２０】 同コッター供給手段の治具保持機構を示す平面図である。
【図２１】 同（ａ）〜（ｃ）はそれぞれコッター供給手段の治具保持機構を示し、（ａ）は上部昇降部材を示す正面図、（ｂ）は下部昇降部材を示す正面図、（ｃ）は上部および下部昇降部材を組み合わせた治具保持機構を示す正面図である。
【図２２】 同コッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置を示す全体背面図である。
【図２３】 同コッター打込み装置のコッター把持挿入手段およびコッター打込み駆動手段を示す平面断面図である。
【図２４】 同コッター式セグメント締結装置の駆動部シフト機構を示す部分背面断面図である。
【図２５】 同コッター式セグメント締結装置の駆動部シフト機構を示す平面断面図である。
【図２６】 同コッター打込み装置のコッター把持アームの先端部とコッター部材との嵌合部を示す部分斜視図である。
【図２７】 同コッター打込み装置を示す概略側面断面図である。
【図２８】 同コッター式セグメント締結装置により締結されるＫセグメントピースを示すセグメントリングの全体平面図である。
【図２９】 同コッター式セグメント締結装置により締結されるＫセグメントピースを示すセグメントリングの全体正面図である。
【図３０】 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置による締結手順を示す説明図である。
【図３１】 （ｅ）〜（ｈ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置による締結手順を示す説明図である。
【図３２】 （ｉ）〜（ｋ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置による締結手順を示す説明図である。
【図３３】 （ｌ）〜（ｎ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置による締結手順を示す説明図である。
【図３４】 コッター式セグメント締結装置に使用するコッターピンおよび連結金具の他の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ セグメント
２ セグメントピース
３ ピース間継手部
４ セグメントリング
５ リング間継手部
６Ａ，６Ｂ コッターピン
７ スペーサ
８ 打込み治具
１０ 締結部
１１Ａ，１１Ｂ 連結金具
１２Ａ，１２Ｂ コッター穴
１３Ａ 開口挿入穴
１３Ｂ 中間挿入穴
１４ Ｋセグメント
１５ 傾斜ピース間継手部
１６ Ａセグメント
２４，３４，４４ 把持凹部
２４ａ 前後傾斜受け面
２４ｂ 左右傾斜受け面
４５ 押込み溝
４５ａ 掛止爪
５１ シールド掘進機
５２ セグメント組立装置
５３ セグメント締結装置
６７ 推進ジャッキ
７１ 実装ケース
７２ ケースクランプ装置
７３ コッター供給装置
７４ コッター打込み装置
７５ コッター把持アーム
７６ コッター把持挿入手段
７７ コッター打込み駆動手段
７８ 打込み駆動部シフト手段
８３ コッターロック装置
１０３ ガイドレバー
１０４ ロックアーム
１０４ａ 係止端部
１０７ アーム付勢ばね
１０８ 規制ブロック
１０９ 解除部材
１２９ 供給把持装置
１３０ 治具保持機構
１５４ 供給部把持アーム
１７０ 打込み方向調整機構
１８０ 半径方向出退機構
１８１ 打込み位置調整機構
１９９ 把持アーム出退装置
２０１ 把持凸部
２０１ａ 前後傾斜押え面
２０１ｂ 左右傾斜押え面
２０５ 打込みジャッキ
２０７ 打込み具
Ａ コッター受給位置
Ｂ コッター送給位置
Ｃ 搭載位置
Ｄ 挿入打込み位置
Ｅ 待機位置
Ｆ 打込み位置
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド工法により掘削されたトンネル内に、覆工材として組み立てられるセグメントにおいて、周方向に隣接するセグメントピースのピース間継手部にシールド軸心方向にコッターピンを打込んで連結するコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばセグメントの連結方法としてボルト・ナットを使用する他に、コッターを使用してセグメントピースを互いに連結するものがある。これは、セグメントピースが隣接する締結面に、コッター溝を有する連結金具をそれぞれ埋め込み、セグメントを組立位置に位置決めして連結金具を突き合わせコッター溝によりコッター穴を形成する。そして、このコッター穴にコッターピンを打込む。このようにコッターピンを使用する連結方法では、通常コッターピンを半径方向に打込む垂直コッター式が採用されており、この垂直コッター式の場合、連結後で一定時間経過後に再度コッターピンを打込んで増し締め作業が可能であるという長所がある反面、連結部が半径方向の負荷に対して弱いという問題がある。
【０００３】
そのため近年では、垂直コッター式以外に、周方向に隣接するセグメントピースの締結部にシールド軸心方向にコッターピンを打込む水平コッター方式が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
この水平コッター方式は、シールド半径方向の負荷に対して大きい強度が確保でき、さらにセグメントの内面に凹凸部が極めて少なくなる点で極めて有望視されている。
【０００５】
ところで、水平コッター方式が今まで採用されなかった要因として、推進力の反力受けとして使用されるセグメントと推進ジャッキにより出退駆動される押付部材とのスペースが狭く、このスペースからコッターピンを打込むのが困難であったためであった。
【０００６】
本発明は上記問題点を解決して、セグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材とのスペースが狭くても、周方向に隣接するセグメントの締結部にコッターピンを打込んで良好に締結できるコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置を提供することを目的とする。
【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、セグメントピースが周方向に隣接されるピース間継手部の締結面に、弧長方向に互いに突き合わされてコッター穴を形成する一対の連結金具を複数組配設し、セグメントピースの前端部からコッターピンを前記各連結金具のコッター穴にそれぞれ打込んでセグメントピースを締結する水平コッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置であって、コッターピンを把持開放可能な複数のコッター把持アームをシールド軸心方向に出退移動してコッターピンをコッター穴に挿入するコッター把持挿入手段と、コッター穴に挿入されたコッターピンを、開放されたコッター把持アーム間から打込み具を駆動して打込むコッター打込み駆動手段と、このコッター打込み駆動手段を、コッター把持アーム間の打込み位置と、コッター把持アームの出退移動に干渉しない待機位置との間でシフトさせる打込み駆動部シフト手段を設けたものである。
【０００８】
上記構成によれば、コッターピンをコッター穴に挿入するコッター把持挿入手段と、挿入されたコッターピンをコッター穴に打込むコッター打込み駆動手段とを配置して、打込み駆動部シフト手段によりコッターピンをコッター穴に挿入した後の打込み位置にシフトさせ、コッター把持アーム間から打込み具を駆動してコッターを打込むように構成したので、コッター把持挿入手段とコッター打込み駆動手段とをコッター打込み方向に交差する方向に配置することができる。したがって、セグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材とのスペースが狭くても、ピース間継手部にコッターピンを搬入して順次打込むことができる。また、ピース間継手部の締結面に複数組の連結金具を設けて、それぞれにコッターピンを打込むので、取り扱うコッターピンの長さを短く設定することができ、コッターピン打込み装置のコンパクト化に寄与できる。
【０００９】
また請求項２記載の発明は、上記構成において、コッターピンは、両セグメントピースの装着された連結金具にそれぞれ嵌合されるフランジ部と、これらフランジ部を互いに連結する連結部からなり、前記フランジ部の内面間距離が、打込み方向の前部側が広く、後部側ほど狭くなるテーパー状に形成され、コッター穴に打ち込まれたコッターピンの前記テーパ面により両連結金具が互いに接近する方向に圧接されて締結されるように構成されたものである。
【００１０】
上記構成によれば、周方向に隣接するセグメントピースをそれぞれの連結金具を介して強固に連結することができ、半径方向の負荷に強いピース間継手部を提供することができる。
【００１１】
さらに請求項３記載の発明は、コッター把持挿入手段に設けられてコッター把持アームを出退移動する把持アーム出退装置を、コッター把持アームを開閉自在に支持するアーム出退フレームの出退方向の側方に略挿入ストロークの間隔をあけて配置された一対の出退用スプロケットと、挿入駆動モータにより回転される駆動スプロケットと、両端部がアーム出退フレームに連結されて前記出退用スプロケットおよび駆動スプロケットに巻張された挿入駆動チェーンとで構成したものである。
【００１２】
上記構成によれば、スプロケットと挿入駆動チェーンとで把持アーム出退装置を構成したので、コッター把持アームが出退する略挿入ストロークの長さ内に把持アーム出退装置を収容することができ、コッター打込み装置のコンパクト化が図れ、セグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材との狭いスペース内に容易に挿入することができる。
【００１３】
さらにまた請求項４記載の発明は、上記構成において、コッター穴に挿入されてコッターピンの打込みに使用する打込み治具を備え、この打込み治具の後端部に、打込み駆動部シフト手段によるコッター打込み駆動手段のシフト移動により嵌合離脱自在な押込み溝を形成し、この押込み溝に、打込み治具の引抜き時に抜け止めする掛止爪を形成したものである。
【００１４】
上記構成によれば、後方の連結金具のコッター穴を挿通できる打込み治具を使用することにより、打込み後にコッター打込み駆動手段の打込み具を後退させることで、掛止爪により打込み具を押込み溝内に抜け止めして打込み治具をコッター穴から抜出すことができ、打込み治具の再利用が可能となる。また打込み駆動部シフト手段によりコッター打込み駆動手段をシフト移動させることで、打込み具を押込み溝に嵌合、離脱することができるので、打込み具と打込み治具との連結も容易に行うことができる。
【００１５】
また請求項５記載の発明は、上記構成において、コッター把持アームとコッターピンの一方に把持凹部を形成するとともに、他方にこの把持凹部に嵌合自在な把持凸部を形成し、前記把持凹部に９０度隔てた四方向に所定角度で傾斜する傾斜受け面を形成するとともに、前記把持凸部に各傾斜受け面にそれぞれ当て付けられる傾斜押え面を形成したものである。
【００１６】
上記構成によれば、コッター把持アームによりコッターピンを把持する際に、把持凹部と把持凸部とを嵌合させることにより、傾斜受け面と傾斜押え面の作用でコッターピンを一定位置に、一定の姿勢で保持することができ、コッターピンを連結金具のコッター穴により正確に挿入することができる。
【００１７】
さらに請求項６記載の発明は、請求項１記載の構成において、コッター把持挿入手段とコッター打込み駆動手段と打込み駆動部シフト手段とを具備した打込み装置本体を、シールド半径方向の軸心周りに傾動させてコッターピンの打込み方向を傾斜ピース間継手部に対応させる打込み方向調整機構を設けたものである。
【００１８】
上記構成によれば、セグメントリングの最後に組立られるＫセグメントとこれに隣接するＡセグメントとは、その締結面がシールド軸心方向に対して傾斜するくさび角を有する傾斜ピース間継手部により締結されるが、打込み方向調整機構によりこの傾斜ピース間継手部に対応してコッターピンの打込み方向を容易に変向することができる。
【００１９】
また請求項７記載の発明は、請求項６の構成において、ピース間継手部にシールド半径方向に一定間隔をあけて複数の締結部を設け、これら締結部に対応して打込み装置本体をシールド半径方向に複数基配設し、前記打込み装置本体をそれぞれ接線方向にスライドして傾斜ピース間継手部の締結面の逃げ角による締結部の位置ずれに対応させる打込み位置調整機構を設けたものである。
【００２０】
上記構成によれば、くさび角を有する傾斜ピース間継手部の傾斜締結面に逃げ角が形成されて、半径方向に複数の締結部が設けられた場合、複数の締結部は、その逃げ角により打込み位置が接線方向に互いにずれることになるが、打込み位置調整機構により打込み装置本体を接線方向にスライドさせて、容易にこれに対応することができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るコッター式セグメント締結装置の実施の形態を図１〜図３３に基づいて説明する。
【００２２】
まず、シールド掘進機に掘削された円形断面のトンネル内に組立てられる円形セグメントの締結部を図１〜図３を参照して説明する。
このセグメント１は、シールド掘進機５１を使用してシールド工法により掘削された円形断面トンネルの覆工材として、シールド掘進機５１の後部に配置されたセグメント組立装置５２により組立てられるもので、周方向に複数に分割されたセグメントピース２をピース間継手部３により円形に連結してセグメントリング４に組立て、セグメントリング４同士を複数のリング間継手部５で連結して円筒状に組立てられる。
【００２３】
本発明に係るセグメント締結装置５３は、セグメント組立装置５２に配設されており、図４〜図７に示すように、前記ピース間継手部３に、その前端面２ａから複数（ここでは２個）のコッターピン６Ａ，６Ｂを１個のスペーサ７と打込み治具８を使用して略シールド軸心に沿って後方に打込むことでピース間継手部３を締結するものである。
【００２４】
このピース間継手部３は半径方向に締結間隔Ｒをあけて一対の締結部１０が設けられており、これら締結部１０にはそれぞれＴ形断面のコッター溝１２ａがそれぞれ形成された一対の連結金具１１Ａ，１１Ａと１１Ｂ，１１Ｂが前後２組、シールド軸心方向に一定間隔をあけて埋め込まれている。そしてセグメントピース２が弧長方向に突き合わされて連結金具１１Ａ，１１Ｂのコッター溝１２ａにより略ＩまたはＨ断面のコッター穴１２Ａ，１２Ｂが形成される。さらにセグメントピース２の前端面２ａから前側連結金具１１Ａの間に、締結面に形成された挿入溝によりコッターピン６Ａ，６Ｂおよびスペーサ７ならびに打込み治具８が挿通可能な開口挿入穴１３Ａが形成され、さらに前側連結金具１１Ａと後側連結金具１１Ｂの間に、締結面に形成された挿入溝により後側コッターピン６Ｂおよびスペーサ７が挿通可能な中間挿入穴１３Ｂが形成されている。
【００２５】
前記連結金具１１Ａ，１１Ｂはそれぞれアンカー筋によりセグメントピース２に固定されており、前記コッター穴１２Ａ，１２Ｂはフランジ部空間１２ｂの締結側内面が前部側（打込み方向後部）ほど接近するテーパ面１２ｃに形成されている。そして図５（ａ）（ｃ）に示すように、前側連結金具１２Ａのコッター穴１２Ａは、後側連結金具１１Ｂのコッター穴１２Ｂより大きく、後側コッターピン６Ａおよびスペーサ７ならびに打込み治具８が通過可能に形成されている。
【００２６】
前記前側コッターピン６Ａおよび後側コッターピン６Ｂは、図５（ａ）（ｃ）に示すように、それぞれ係合部２１と、係合部２１の基端側に取付けられた把手部２２とで構成されている。前記係合部２１は、互いに平行な一対のフランジ部２１ａ，２１ａを連結部２１ｂにより連結した略ＩまたはＨ形断面に形成されるとともに、これらフランジ部２１ａの内面間距離が前部（打込み方向後部）ほど接近する方向に傾斜するテーパ面２１ｃに形成されている。またフランジ部２１ａの外側面には、コッターピン６Ａ，６Ｂを保持搬送するためＶ形断面の保持溝２３と、把持凹部２４がそれぞれ形成されている。また把手部２２は連結部２１ｂから連続する一定厚さに形成され、左右側面に離脱用凹部２５が形成されている。
【００２７】
また前側コッターピン６Ａと後側コッターピン６Ｂとは、テーパ面２１ｃの内面幅が異なり、奥側となる後側コッターピン６Ｂは、前側連結金具１１Ａの開口挿入穴１３Ａを通過する必要があるため、テーパ面２１ｃの内面幅が前側コッターピン６Ａより大きく設定されている。また他の部分は同一に形成される。
【００２８】
さらに前記スペーサ７は、図５（ｂ）に示すように、前側連結金具１１Ａの前側挿入溝１３Ａを通過可能な打込み部３１と、その後部に取付けられた把手部３２により構成されている。そして打込み部３１は、一対のフランジ部３１ａ，３１ａと連結部３１ｂによりテーパ面のない略ＩまたはＨ形断面に形成され、コッターピン６Ａ，６Ｂと同一形状の保持溝３３および把持凹部３４ならびに離脱用凹部３５がコッターピン６Ａ，６Ｂと同一に形成される。
【００２９】
また前記打込み治具８は、図５（ｄ）に示すように、前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａを通過可能な打込み部４１と、その後部に取付けられた把手部４２により構成されている。そして打込み部４１は、一対のフランジ部４１ａ，４１ａと連結部４１ｂによりテーパ面のない略ＩまたはＨ形断面に形成され、連結部４１ｂに２個の保持穴４６が貫通形成されるとともに、コッターピン６Ａ，６Ｂと同一形状の保持溝４３と把持用凹部４４とが形成される。また把手部４２の後端部に押込み溝４５と一対の掛止爪４５ａが形成されており、図５（ｄ）の矢印方向に沿って、打込みジャッキ２０５（図２３）がシフトされた時に打込み具２０７が押込み溝４５に嵌合離脱可能に形成されるとともに、掛止爪４５ａにより打込みジャッキ２０５による打込み治具８の打込み後に、打込みジャッキ２０５を収縮することにより、打込み具２０７が掛止爪４５ａに抜け止めされて打込み治具８を引き抜くことができる。
【００３０】
次にセグメント組立装置５２およびセグメント締結装置５３を説明する。
このセグメント締結装置５３は、図２，図３に示すように、シールド掘進機５１の後部に、セグメントピース２を所定位置に搬送して位置決めするセグメント組立装置５２に配設されている。このセグメント組立装置５２は、シールド本体５１ａの後部に設けられた支持壁５４に旋回軸受５５を介して旋回フレーム５６がシールド軸心Ｏを中心に回転自在に支持され、旋回軸受５５の外周側の旋回フレーム５６に設けられたリングギヤ５７と、このリングギヤ５７に噛み合い旋回駆動モータ５８に回転駆動される駆動ピニオン５９とからなる旋回駆動装置６０により回転駆動される。またこの旋回フレーム５６には、複数の姿勢調整用シリンダ、すなわち半径方向出退シリンダ６１、旋回微調整シリンダ６２、ヨーイング用シリンダ６３、ローリング用シリンダ６４、スライド用シリンダ６９およびピッチング用シリンダ６８とそれぞれのガイド装置により姿勢制御されるセグメント保持フレーム６５が設けられており、このセグメント保持フレーム６５に設けられたセグメント把持装置６６によりセグメントピース２が保持される。そして、このセグメント締結装置５３はセグメント保持フレーム６５の両側前部にそれぞれ配設されている。６７は組立てられたセグメント１の前端面を押圧部材６７ａを押付ける反力受けとしてシールド掘進機５１を前進させる推進ジャッキである。
【００３１】
このセグメント締結装置５３は、図８，図９に示すように、複数組のコッター部材、すなわちコッターピン６Ａ，６Ｂとスペーサ７を収容した実装ケース７１を保持するケースクランプ装置７２と、このケースクランプ装置７２に保持された実装ケース７１からコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を２個ずつ取り出し、あるいは内装された２個の打込み治具８を取り出して順次供給するコッター供給装置７３と、このコッター供給装置７３からコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を受け取りピース間継手部３の締結部１０に挿入して打込むコッター打込み装置７４とで構成されている。
【００３２】
前記実装ケース７１は、図１０〜図１２に示すように、そのケース本体８０が前後左右の側板８１ａ，８１ｂと上面の格納板８１ｃとを有する矩形箱形に形成され、その格納板８１ｃに形成された複数の保持穴８２に、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７がそれぞれ貫通した状態で挿入され図１３，図１４に示すコッターロック装置８３により保持されている。また左右の側板８１ｂの外面には、中央部に挿入ガイドスペース８５が形成された一対の固定ブロック８４，８４が対称位置に固定されており、これら固定ブロック８４には、底部側で両側に突出された受取用クランプ部８４ａと、天部側で両側に突出された送出用クランプ部８４ｂとが形成されている。また前部の側板８１ａにロック用孔８６が形成されている。
【００３３】
そして、セグメント締結装置５３に配設されたケースクランプ装置７２には、図１１，図１３に示すように、供給部フレーム１２１のケース装着窓１２１ａの外周部に、挿入ガイドスペース８５に挿入される一対の挿入ガイド体９１と、一対２組のケースクランプ装置７２が配設されている。これらケースクランプ装置７２は、ロック用爪７３ａを受取用クランプ部８４ａの上に出退して供給部フレーム１２１との間で受取用クランプ部８４ａをクランプ可能な一対２組の受取用クランプシリンダ９３と、ロック用レバー９４ａを回動して先端部をロック用孔８６に嵌合可能なロック用シリンダ９４により構成されている。
【００３４】
一方、セグメント締結装置５３のケースクランプ装置７２に実装ケース７１を装着および離脱するケース搬入出装置（図示せず）の受渡し用ケースクランプ装置９５は、図１６に示すように、セグメント締結装置５３に接近離間自在なケース支持フレーム９７のアーム部９７ａ間にケース保持空間９６が形成されるとともに、これらアーム部９７ａに固定ブロック８４の送出用クランプ部８４ｂに対応してそれぞれ左右一対のクランプレバー９８，９８が支持ピン９８ａ，９８ａを中心に回動自在に配置され、これらクランプレバー９８，９８の受動端にクランプシリンダ９９の作動端と固定端がそれぞれ連結されている。したがってクランプシリンダ９９を伸縮することにより、クランプレバー９８を支持ピン９８ａを中心に開閉して各クランプレバー９８の作動端で実装ケース７１の送出用クランプ部８４ｂに嵌合させ、実装ケース７１をケース保持空間９６内の一定位置で保持することができる。このように、ケース本体８０に設けられた固定ブロック８４，８４により、ケース装着窓１２１ａに配設されたケースクランプ装置７２とケース搬入出装置の受渡し用ケースクランプ装置９５との間で安全且つ確実に実装ケース７１を受渡しすることができる。
【００３５】
次にコッターロック装置８３を図１３〜図１５を参照して説明する。
各保持穴８２毎に格納板８１ｃから奥側にコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の周囲を囲む格納空間１０１ａが形成された平面視がコの字形の格納フレーム１０１が取り付けられており、この格納空間１０１ａの中間対向位置にコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の押込みを規制する段部１０１ｂが形成されている。また格納フレーム１０１の両側部に、第１支持ピン１０２を介してロックアーム（回動部材）１０４が開閉自在に支持され、このロックアーム１０４の入口側で円弧状に形成された係止端部１０４ａに、中間部が第支持２ピン１０６を介して回動自在に支持されたガイドレバー（回動部材）１０３の駆動端部が連結ピン１０５ａと長穴１０５ｂを介して連結連動されている。さらにガイドレバー１０３の奥側の受動端１０４ｂに、係止端部１０４ａが突出される閉動側に付勢するアーム付勢ばね１０７が連結されており、このアーム付勢ばね１０７により、ロックアーム１０４の係止端部１０４ａが突出されてコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の把持凹部２４，３４，４４に係合され抜け止めされる。しかしこの係止端部１０４ａは円形状に形成されるため、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７に挿脱方向の押引き力が加わることで、アーム付勢ばね１０７に抗して把持凹部２４，３４，４４の傾斜面で係止端部１０４ａが押し出されてロックアーム１０４が開動され、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７が押込みおよび抜出しが可能となる。
【００３６】
そして、これらガイドレバー１０３の外側部にそれぞれロックアーム１０４の開動を規制する規制ブロック１０８が入口側の規制位置（ア）と奥側の開放位置（イ）との間でスライド自在に配置されており、格納フレーム１０１の上面または下面にガイド部材１０９ａを介して挿脱方向にスライド自在に配設された解除部材１０９に前記規制ブロック１０８が取付けられている。また格納フレーム１０１から挿脱方向に突出されて解除部材１０９のガイド穴１０９ｂに挿入されたガイドロッド１１０に、解除部材１０９を規制位置（ア）側に付勢する圧縮ばね１１１が嵌合されており、規制ブロック１０８が規制位置（ア）側に付勢されている。
【００３７】
したがって、圧縮ばね１１１に抗して押込み端１０９ｃから解除部材１０９を奥側に押込むことにより、規制ブロック１０８が規制位置（ア）から開放位置（イ）にスライドされ、さらにコッター部材６Ａ，６Ｂ，７が押引きされることで、把持凹部２４，３４，４４から係止端部１０４ａが押し出されてロックアーム１０４が開動され、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７を押込みまたは抜出しすることができる。
【００３８】
次にコッター供給装置７３を図８，図９，図１２，図１７〜図２１を参照して説明する。
図８，図９，図１７に示すように、ケースクランプ装置７２によりケース装着窓１２１ａに実装ケース７１が保持される供給部フレーム１２１には、横行部フレーム１２２を矢印Ｘ−Ｘ方向（シールド接線方向）に移動させる横行駆動機構１２３と、この横行部フレーム１２２に設けられて縦行部フレーム１２４を矢印Ｙ−Ｙ方向（シールド軸心方向）に移動させる縦行駆動機構１２５と、縦行部フレーム１２４に設けられて把持部フレーム１２６を矢印Ｚ−Ｚ方向（シールド半径方向）に沿う垂直軸心周りに少なくとも９０度の範囲で旋回可能な旋回駆動機構１２７および矢印Ｚ−Ｚ方向に昇降駆動する昇降駆動機構１２８が設けられており、この把持部フレーム１２６に、コッター部材を把持可能な供給把持装置１２９が設けられている。１３０は打込み治具８を保持する治具保持機構である。
【００３９】
供給部フレーム１２１は、矩形箱体状に形成され、Ｘ−Ｘ方向の一側面にケースクランプ装置７２が配置されたケース装着窓１２１ａが形成されるとともに、矢印Ｙ−Ｙ方向に沿う切羽側に、コッター出入口１２１ｂが形成されている。
【００４０】
横行駆動機構１２３は、供給部フレーム１２１に設けられてリニアガイド１３１を介して横行部フレーム１２２をスライド自在に支持する横行用レール１３２と、供給部フレーム１２１に設けられて横行用モータ１３３により回転駆動される左右一対の横行用ねじ軸１３４と、横行部フレーム１２２に設けられて横行用ねじ軸１３４にそれぞれ嵌合された雌ねじ部材１３５とを具備し、横行用モータ１３３により横行用ねじ軸１３４を回転駆動して雌ねじ部材１３５により横行部フレーム１２２を矢印Ｘ−Ｘ方向に移動させることができる。
【００４１】
縦行駆動機構１２５は、横行部フレーム１２２に設けられてリニアガイド１３６を介して縦行部フレーム１２４をスライド自在に支持する縦行用レール１３７と、横行部フレーム１２２に設けられて縦行用モータ１３８により回転駆動される縦行用ねじ軸１３９と、縦行部フレーム１２４に設けられて縦行用ねじ軸１３９にそれぞれ嵌合された雌ねじ部材１４０とを具備し、縦行用モータ１３８により横行用ねじ軸１３９を回転駆動して雌ねじ部材１４０により縦行部フレーム１２２を矢印Ｙ−Ｙ方向に移動させることができる。
【００４２】
前記旋回駆動機構１２７は、縦行部フレーム１２４に旋回軸受１４１を介して旋回自在に支持された旋回部フレーム１４２と、この旋回部フレーム１４２の背面側に取付けられた円弧状ラック１４３と、縦行部フレーム１２４に設けられた旋回用モータ１４４に回転駆動されて円弧状ラック１４３に噛み合う旋回用ピニオン１４５とを具備し、旋回用モータ１４４により旋回用ピニオン１４５を回転駆動して円弧状ラック１４３を旋回させ、旋回部フレーム１４２を介して供給把持装置１２９を９０度（１８０度まで）旋回させることができる。
【００４３】
昇降駆動機構１２８は、旋回部フレーム１４２に設けられてリニアガイド１４７を介して把持部フレーム１２６をスライド自在に支持する昇降用レール１４８と、旋回部フレーム１４２に設けられて昇降用モータ１４９により回転駆動される昇降用ねじ軸１５１と、把持部フレーム１２６に設けられて昇降用ねじ軸１５１に嵌合された雌ねじ部材１５２とを具備し、昇降用モータ１４９により横行用ねじ軸１５１を回転駆動して雌ねじ部材１５２により把持部フレーム１２６を矢印Ｚ−Ｚ方向に移動させることができる。
【００４４】
前記供給把持装置１２９は、図１２，図１４，図１８に示すように、把持部フレーム１２６のＺ−Ｚ方向に締結部１０の締結間隔Ｒをあけて取付けられた上下一対の支持部材１５３に、一対２組の供給部把持アーム１５４がそれぞれ支持ピン１５５を介して開閉自在に支持され、支持部材１５３の供給部把持アーム１５４間にアーム開閉シリンダ１５６が配設されている。そしてこのアーム開閉シリンダ１５６の出力ロッドに取付けられた作動部材１５７の両端部と供給部把持アーム１５４の間にそれぞれ開閉リンク１５８が連結ピン１５９，１５９を介して連結され、アーム開閉シリンダ１５６を出退駆動することにより開閉リンク１５８を介して供給部把持アーム１５４を開閉し、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を把持開放することができる。そして供給部把持アーム１５４の遊端部には、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８の保持溝２３，３３，４３に係合される把持爪１５４ａと、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７のフランジ部２１ａ，３１ａ，４１ａの外面を挟み込む一対の把持用リブ１５４ｂがそれぞれ形成されて、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を確実に把持することができる。また支持部材１５３には、実装ケース７１に設けられた解除部材１０９を押込み端１０９ｃから奥側に押込むロック開放部材１６１が取付けられている。
【００４５】
したがって、横行駆動機構１２３と縦行駆動機構１２５と旋回駆動機構１２７と昇降駆動機構１２８とにより、供給把持装置１２９の供給部把持アーム１５４，１５４が目的のコッターピン６Ａ，６Ｂまたはスペーサ７に対向され、さらに横行駆動機構１２３により実装ケース７１に接近されることにより、ロック開放部材１６１が解除部材１０９を押込んでコッターロック装置８３が解除され、さらにアーム開閉シリンダ１５６により供給部把持アーム１５４，１５４が閉動されてコッターピン６Ａ，６Ｂまたはスペーサ７が把持される。次いで横行駆動機構１２３により供給把持装置１２９の供給部把持アーム１５４，１５４が実装ケース７１から離れる方向に移動されることによりコッターピン６Ａ，６Ｂまたはスペーサ７が保持穴８２から引き出される。さらに、旋回駆動機構１２７により９０°反転された後、横行駆動機構１２３と縦行駆動機構１２５と昇降駆動機構１２８とにより、供給把持装置１２９が移動されて供給部把持アーム１５４，１５４が移動されて供給部フレーム１２１のコッター出入口１２１ｂの受渡し位置に搬送される。
【００４６】
前記治具保持機構１３０は、図１９〜図２１に示すように、供給部フレーム１２１内でコッター出入口１２１ｂに臨んで取付けられた支持フレーム１６２に一対のリニアレール１６３がＺ−Ｚ方向に配設され、このリニアレール１６３にリニアガイド１６４Ａ，１６４Ｂを介して内周側可動フレーム１６５Ａと外周側可動フレーム１６５Ｂがスライド自在に設けられている。そして、内周側可動フレーム１６５Ａには、締結部１０の締結間隔Ｒをあけて内周側保持ブロック１６６Ａがそれぞれ取り付けられ、外周側可動フレーム１６５Ｂには、締結部１０の締結間隔Ｒをあけて外周側保持ブロック１６６Ｂが取り付けられており、これら内外周側保持ブロック１６６Ａ，１６６Ｂにより、一対の打込み治具８を締結間隔Ｒをあけて挟持するように構成されている。さらに、内周側保持ブロック１６６Ａの把持面には、打込み治具８の保持穴４６に嵌合自在な一対の保持ピン１６７が突設され、外周側保持ブロック１６６Ｂの把持面に保持ピン１６７の先端部が嵌合する受け穴１６８が形成されている。また前記内周側可動フレーム１６５Ａは、供給部フレーム１２１の背面上部に取付けられた内周側保持用シリンダ１６９Ａのピストンロッドが連結部材を介して連結され、さらに外周側可動フレーム１６５Ｂは、供給部フレーム１２１の背面下部に取付けられた外周側保持用シリンダ１６９Ｂのピストンロッドが連結部材を介して連結されている。
【００４７】
したがって、打込み治具８の使用行程になると、横行駆動機構１２３と縦行駆動機構１２５と旋回駆動機構１２７と昇降駆動機構１２８とにより、供給把持装置１２９が治具保持機構１３０に対向して停止され、供給部把持アーム１５４，１５４により打込み治具８，８が把持される。そして、内外周側保持用シリンダ１６９Ａ，１６９Ｂがそれぞれ伸展されて両可動フレーム１６５Ａ，１６５Ｂを介して内外周側保持ブロック１６６Ａ，１６６Ｂが互いに離間され、打込み治具８の保持穴４６から保持ピン１６７が離脱される。さらに横行駆動機構１２３と縦行駆動機構１２５により、供給把持装置１２９が移動されて供給部把持アーム１５４，１５４に把持された打込み治具８，８が供給部フレーム１２１のコッター出入口１２１ｂの受渡し位置に搬送される。
【００４８】
打込み治具８の使用が終了すると、供給部フレーム１２１のコッター出入口１２１ｂの受渡し位置に取り出された打込み治具８，８が供給部把持アーム１５４，１５４に把持され、供給把持装置１２９が移動されて打込み治具８が内外周側可動フレーム１６５Ａ，１６５Ｂ間に挿入されると、内外周側保持用シリンダ１６９Ａ，１６９Ｂがそれぞれ収縮され両可動フレーム１６５Ａ，１６５Ｂを介して内外周側保持ブロック１６６Ａ，１６６Ｂが互いに接近され、保持ピン１６７が打込み治具８の保持穴４６に嵌合されて連結部４１ｂが内外周側保持ブロック１６６Ａ，１６６Ｂに挟持される。
【００４９】
さらに前記コッター打込み装置７４を図６，図８，図９，図２２〜図２７を参照して説明する。
このコッター打込み装置７４は、一対のコッター把持アーム７５，７５によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７または打込み治具８を２個ずつ受け取って把持し、受取り位置（挿入打込み位置Ｄ）から搭載位置Ｃに後退させた後、受給位置Ａからピース間締結部３に対向する送給位置Ｂにシールド半径方向に移動させる。次いで、コッター把持挿入手段７６によりコッター把持アーム７５，７５をシールド軸心方向に挿入打込み位置Ｄまで突出移動させてコッター部材６Ａ，６Ｂ，７または打込み治具８を開口挿入穴１３Ａから連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入する。そして、図２４，図２５に示すように、打込み駆動部シフト手段７８により、打込み具２０７をコッター把持アーム７５の出退移動に干渉しない待機位置Ｅから打込み位置Ｆにシフトさせる。さらにこのコッター打込み駆動手段７７によりコッター把持アーム７５，７５間から打込み具２０７を突出させてコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を連結金具１１Ａ，１１Ｂのコッター穴１２Ａ，１２Ｂに打込むように構成されている。
【００５０】
以下コッター打込み装置７４の詳細を説明する。
前記コッター把持挿入手段７６およびコッター打込み駆動手段７７ならびに打込み駆動部シフト手段７８を具備した打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂは、図８，図２２に示すように、ピース間継手部３の締結部１０，１０に対応して、シールド半径方向に締結間隔Ｒをあけて２基が設置されている。
【００５１】
ところで、前記セグメントピース２のピース間継手部４は、図６（ａ），図７（ａ）に示すように、シールド軸心Ｏと平行でシールド半径方向に沿う直角締結面を有している。しかしセグメントピース２のうち、セグメントリング４の組立行程で最後に組立てられるＫセグメントピース１４は、図２８，図２９に示すように、リング最後の嵌め合わせが容易なように正面視が台形状に形成されている。すなわち、Ｋセグメントピース１４はシールド軸心Ｏに対してくさび角αを有するとともに、シールド軸心Ｏ側に延長された左右の締結面の交点がシールド軸心Ｏより遠方あるいは平行もしくは離間するように半径方向に対して逃げ角βを有する傾斜締結面１４ａが形成されて台形状に形成されている。またこのＫセグメントピース１４の両側には、傾斜締結面１４ａに対応してくさび角αおよび逃げ角βに相対する傾斜角を有する傾斜締結面１６ａが形成された直角台形状のＡセグメントピース１６が配置されている。このため、Ｋセグメントピース１４とＡセグメントピース１６との傾斜ピース間継手部１５では、傾斜締結面１４ａ，１６ａがくさび角αおよび逃げ角βを持って弧長方向に突き合わされ、図面上では、たとえばくさび角αは１２°前後、逃げ角βは１１°前後である。
【００５２】
前記傾斜ピース間継手部１５の傾斜締結面１４ａ，１６ａは、ピース間継手部２の直角締結面に比較して長く、この直角締結面と同様に均等な締結力を得るために、傾斜ピース間継手部１５の連結金具１１Ａ，１１Ｂをピース間継手部３の連結金具１１Ａ，１１Ｂと同一の円周上に配置すればよい。しかしこれを実施すると、連結金具１１Ａ，１１Ｂ間の距離が他のピース間継手部３の連結金具１１Ａ，１１Ｂより長くなることになる。すると、セグメント締結装置５３による打込み距離やスペーサ７の長さを、傾斜ピース間継手部１５のみ特別に設定する必要が生じる。
【００５３】
これを解決するためにこの実施の形態では、図６（ｂ），図７（ｂ）に示すように、セグメントピース２，１４，１６の幅方向の中心を通りシールド軸心Ｏに直交する中心面Ｃとコッターピン６Ａ，６Ｂの中心線の交点ＯＡ，ＯＢを中心として一定の配設距離Ｌａ＝Ｌｂだけ離れて連結金具１１Ａ，１１Ｂが配設されている。この配設距離Ｌａ，Ｌｂは、直角締結面を有する他のピース間継手部３の連結金具１１Ａ，１１Ｂ間の配設距離と同一に設定されているため、コッターピン６Ａ，６Ｂ、スペーサ７および打込み治具８も同一部材を使用することができる。そして、セグメント締結装置５３は、内周側と外周側に配置された打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂを、傾斜ピース間継手部７０の打込み作業時のみ、コッター打込み方向をくさび角αだけ傾斜させるとともに、逃げ角βに起因する周方向のずれ量δだけ接線方向にシフトさせればよい。このように、シールド掘進機５１に設けられたセグメント締結装置５３による打込み位置や打込み方向などの位置制御や方向制御の基準要素も、他のピース間継手部３と共通させることができ、また締結強度も前後で均等にすることができる。
【００５４】
したがって、供給部フレーム１２１に、打込み方向調整機構１７０および半径方向出退機構１８０ならびに打込み位置調整機構１８１を介して打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂが配設されている。
【００５５】
すなわち、打込み方向調整機構１７０は、図８，図２２に示すように、供給部フレーム１２１に旋回軸受１７２，１７２を介して傾動アーム１７３，１７３がシールド半径方向の軸心周りに回動自在に支持され、供給部フレーム１２１と傾動アーム１７３との間に連結された傾動用シリンダ１７４により打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂをくさび角αだけ傾動してコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８の打込み方向を調整可能に構成されている。
【００５６】
また半径方向出退機構１８０は、図９に示すように、傾動アーム１７３，１７３の先端部間に連結された半径方向フレーム１７３ａ，１７３ａに一対の出退用レール１７５，１７５が配設され、これら出退用レール１７５，１７５にリニアガイド１７６ａを介して出退用フレーム１７６がシールド半径方向に移動自在に配置されている。そして半径方向フレーム１７３ａ，１７３ａに取付けられた一対の出退用ラック１７７，１７７と、これら出退用ラック１７７，１７７にそれぞれ噛み合う出退用ピニオン１７８，１７８と、これら出退用ピニオン１７８，１７８を減速機を介してそれぞれ回転駆動する出退用モータ１７９，１７９とを有する出退駆動装置により、打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂが供給部フレーム１２１のコッター出入口１２１ｂに対向するコッター受給位置Ａとコッター送給位置Ｂとの間で出退移動するように構成されている。
【００５７】
さらに打込み位置調整機構１８１は、図８，図２２に示すように、出退用フレーム１７６に、リニアガイドおよびリニアレールからなる第１接線方向ガイド装置を介して内周側打込み装置本体１７１Ａがスライド自在に配設され、さらに内周側打込み装置本体１７１Ａにリニアガイドおよびリニアレールからなる第２接線方向ガイド装置１８３を介して外周側打込み装置本体１７１Ｂが所定範囲でスライド自在に配設されている。そして、出退フレーム１７６に垂設された側部アーム１７６ａに、内周側打込み装置本体１７１Ａに連結されて所定範囲でスライドさせる第１位置調整用シリンダ１８４Ａと、外周側打込み装置本体１７１Ｂに連結されて所定範囲でスライドさせる第２位置調整用シリンダ１８４Ｂとが取り付けられている。
【００５８】
２基設置された打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂは同一構造であるため、一方のみを説明する。
すなわち、打込み装置本体１７１Ａに設けられたコッター把持挿入手段７６は、図２３，図２４に示すように、本体フレーム１９１の外周側にリニアレールおよびリニアガイドからなる挿入ガイド装置１９２を介してシールド軸心方向にスライド自在に配置されたアーム出退フレーム１９３と、このアーム出退フレーム１９３の先端側（坑内側）に接線方向に所定間隔をあけて配設されアーム支持ピン１９４，１９４を中心に開閉自在な一対のコッター把持アーム７５，７５とを具備し、これらコッター把持アーム７５，７５間に後述する打込みジャッキ２０５の打込み具２０７が通過可能な間隔が形成されている。
【００５９】
そして、アーム出退フレーム１９３の左右の外側部には、コッター把持アーム７５を開閉する開動用シリンダ１９５ａおよび閉動用シリンダ１９５ｂからなる２個一組のアーム開閉装置１９５，１９５がそれぞれ設けられている。さらにこの本体フレーム１９１には、アーム出退フレーム１９３の左右両側に把持アーム出退装置１９９，１９９が配設されており、この把持アーム出退装置１９９は、挿入ストロークＳより少し大きい間隔をあけて配置された一対の出退用スプロケット１９６Ａ，１９６Ｂと、出退用スプロケット１９６Ａ，１９６Ｂ間で挿入駆動モータ１９７により回転される駆動スプロケット１９６Ｃと、テンション用スプロケット１９６Ｄと、両端部がアーム出退フレーム１９３に連結されてこれらスプロケット１９６Ａ〜１９６Ｄに巻張された挿入駆動チェーン１９８とで構成されている。そしてこの把持アーム出退装置１９９により、図２７に示すように、コッター把持アーム７５を切羽側のコッター搭載位置Ｃと坑内側のコッター受渡し位置（挿入打込み位置Ｄと同じ）との間でシールド軸心方向に挿入ストロークＳだけ往復移動させることができる。またこの把持アーム出退装置１９９は、組立てられたセグメントピースとシールド掘進機５１の推進ジャッキ６７の押圧部材６７ａの間の限られた図２に示す空間に打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂが挿入されるため、アーム出退フレーム１９３の挿入ストロークＳの範囲に収まるようにコンパクトに形成されている。
【００６０】
またこれらコッター把持アーム７５の先端側内面には、図２６に示すように、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７と打込み治具８の把持凹部２４，３４，４４に嵌合する把持凸部２０１が形成されている。これら把持凹部２４，３４，４４には、前後方向に略４５°で傾斜する前後傾斜受け面２４ａ，２４ａと、左右両側で左右方向に略４５°で傾斜する左右傾斜受け面２４ｂ，２４ｂが形成されており、一方コッター把持アーム７５の把持凸部２０１には、各前後傾斜受け面２４ａにそれぞれ当接する前後傾斜押え面２０１ａ，２０１ａと各左右傾斜受け面２４ｂにそれぞれ当接する左右傾斜押え面２０１ｂ，２０１ｂとが形成され、これら両傾斜押え面２０１ａ，２０１ｂにより、コッターピン６Ａ，６Ｂを前後方向および左右方向に位置決めして正確な位置および姿勢で把持することができ、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａにスムーズに挿入することができる。
【００６１】
またコッター打込み駆動手段７７は、図２３〜図２５，図２７に示すように、コッター把持供給手段７６の内周側に配置されており、打込み駆動部シフト手段７８により、アーム出退フレーム１９３の挿入移動経路上の打込み位置Ｆとその内周側の待機位置Ｅの間でシフトされる。すなわち、本体フレーム１９１の左右両側にシールド半径方向のシフト用レール２０２ａおよびリニアガイド２０２ｂからなるシフトガイド装置２０２を介してシフトフレーム２０３がスライド自在に支持されている。そしてシフトフレーム２０３の両側にシフト駆動装置であるシフト用シリンダ２０８の本体が取り付けられ、そのピストンロッドが本体フレーム１９１に連結されて打込み駆動部シフト手段７８が構成されている。
【００６２】
また前記シフトフレーム２０３には、リニアレールおよびリニアガイドからなる位置決めガイド装置２０４を介して打込み駆動手段である打込みジャッキ２０５がシールド軸心方向に所定範囲でスライド自在に支持されるとともに、シフトフレーム２０３から垂設された受けブラケット２０３ａと打込みジャッキ２０５のブラケット２０５ａの間で、ブラケット２０５ａから突設されたスライド軸２０５ｂに外嵌された位置決め用ばね２０６により、打込みジャッキ２０５が後退側（切羽側）に付勢されている。さらにこの打込みジャッキ２０５の出力ロッドにＴ形の打込み具２０７が取り付けられており、この打込み具２０７により、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７をそれぞれ打込み可能で、かつ打込み治具８の押込み溝４５に嵌合させて打込み可能で、かつ掛止爪４５ａにより引抜き可能に構成される。
【００６３】
また図２３に示すように、前記打込みジャッキ２０５の打込み方向の両側にはそれぞれ位置決めブロック２１１が突設されている。一方、アーム出退フレーム１９３とコッター把持アーム７５の基端部内面には、前記挿入打込み位置Ｄで位置決めブロック（図示せず）が嵌合可能な位置決め凹部２１２と係合凹部２１３が形成されている。またこの位置決め凹部には、Ｌ形の位置決めストッパ２１２が取付けられている。
【００６４】
したがって、コッター把持アーム７５，７５によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８のいずれかを把持させ、把持アーム出退装置１９９の挿入駆動モータ１９７を起動して駆動用スプロケット１９６Ｃを回転させ挿入駆動用チェーン１９８を移動させることにより、コッター把持アーム７５，７５をコッター搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄ（コッター受渡し位置）に移動させ、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７または打込み治具８をピース間継手部３の開口挿入穴１３Ａから連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入する。ついで、シフト用シリンダ２０８を駆動して打込みジャッキ２０５を待機位置Ｅから打込み位置Ｆにスライドさせ、位置決めブロック２１１を位置決め凹部２１２に嵌合させる。さらに把持アーム出退装置１９９を再駆動してアーム出退フレーム１９３をわずかに前進させることにより、位置決め用ばね２０６の作用で位置決めブロック２１１を位置決めストッパ２１２ａに当て付けて位置決めを行う。さらにアーム開閉装置１９５を駆動してコッター把持アーム７５，７５を開動し、基端部に形成された係合凹部２１３を位置決めブロック２１に嵌合させて、コッター把持アーム７５，７５と打込みジャッキ２０５とを連結固定する。次いで打込みジャッキ２０５を伸展して打込み具２０７によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７または打込み治具８を連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに打込むことができる。
【００６５】
次にこのセグメント締結装置５３による締結動作を順を追って説明する。
１．受渡し用ケースクランプ装置９５により実装ケース７１を保持した支持フレーム９７が、セグメント締結装置５３の供給部フレーム１２１に接近移動され、その実装ケース７１がケース装着窓１２１ａに搬入され、挿入ガイド体９１に固定ブロック８４の挿入ガイドスペース８５が嵌合されると、ケース保持手段７２の受取り用クランプシリンダ９３が駆動されてロック用爪９３ａが受取用クランプ部８４ａに突出されてクランプされる。同時にロック用シリンダ９４によりロック用レバー９４ａがロック用穴８６に嵌合される。そして、受渡し用ケースクランプ装置９５のクランプシリンダ９９によりクランプレバー９８が開動されて固定ブロック８４の送出用クランプ部８４ｂが開放され、実装ケース７１が支持フレーム９７から供給部フレーム１２１にスムーズに受け渡される。
【００６６】
２．セグメント組立装置５２によりセグメントピース２が所定位置に運ばれて位置決めされる作業中に、セグメント締結装置５３では各駆動機構１２３，１２５，１２８と旋回駆動機構１２７により供給把持装置１２９が移動されて、実装ケース７１の目的のコッターピン６Ｂ，６Ｂが把持され、実装ケース７１から引き抜かれて供給部フレーム１２１のコッター出入口１２１ｂに搬送される。
【００６７】
３．このコッターピン６Ｂ，６Ｂがコッター把持挿入手段７６のコッター把持アーム７５，７５に把持されて搭載位置Ｃまで後退され、さらにセグメントピース２の位置決めが完了すると、半径方向出退機構１８０の出退用モータ１７９が駆動されて打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがコッター受給位置Ａからピース間締結部３に対向するコッター送給位置Ｂまで外周側に移動される。
【００６８】
４．後述する手順に従って、コッターピン６Ｂ，６Ｂの打込みが終了すると、次いで実装ケース７１および治具保持機構１３０からスペーサ７，７、打込み治具８、コッターピン６Ａ，６Ａの順に順次取り出されてコッター打込み装置７４に受け渡され、ピース間継手部３に打込まれる。これにより周方向に隣接するセグメントピース２が強固に締結される。なお、打込み治具８は、使用後に治具保持機構１３０に戻されて再使用される。
【００６９】
５．また、傾斜ピース間継手部１５の場合には、打込み方向調整機構１７０によりコッター打込み装置７４の打込み方向がくさび角αに対応されるとともに、打込み位置調整機構１８１により第１，第２傾動部シフト用シリンダ１８４Ａ，１８４Ｂが伸縮されて打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂの打込み位置を逃げ角βによるずれ量δに対応される。
【００７０】
次に図３０〜図３３を参照してコッター打込み装置７４によるピース間継手３の締結方法を説明する。
ａ．コッター供給装置７３により供給された後側コッターピン６Ｂをコッター把持アーム７５，７５で受け取り、把持アーム出退装置１９９により後側コッターピン６Ｂが搭載位置Ｃに後退される。そして図３０（ａ）に示すように、半径方向出退機構１８０により打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがピース間締結部３の対向位置に移動されて後側コッターピン６Ｂが移送される。
【００７１】
そして、図３０（ｂ）に示すように、把持アーム出退装置１９９によりコッター把持アーム７５，７５が搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄに移動されて、後側コッターピン６Ｂが開口挿入穴１３Ａから前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａの入口に挿入される。さらに打込み駆動部シフト手段７８のシフト用シリンダ２０８により打込みジャッキ２０５が待機位置Ｅから打込み位置Ｆにスライドされ、またアーム開閉装置１９５によりコッター把持アーム７５，７５が開動されて後側コッターピン６Ｂが解放される。
【００７２】
ｂ．図３０（ｃ）に示すように、打込みジャッキ２０５が伸展されて打込み具２０７によりコッター部材６Ｂが連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに打込まれる。さらに、コッター把持アーム７５，７５が閉動された後、シフト用シリンダ２０８により打込みジャッキ２０５が打込み位置Ｆから待機位置Ｅに後退され、次いでコッター把持アーム７５，７５が搭載位置Ｃまで後退される。そして半径方向出退機構１８０により打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂをコッター供給装置７３の対応位置まで後退させてスペーサ７を受け取る。
【００７３】
ｃ．図３０（ｄ）に示すように、コッター受給位置Ａでコッター供給装置７３からスペーサ７を受け取った打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがコッター送給位置Ｂに移動されると、図３１（ｅ）に示すように、把持アーム出退装置１９９によりコッター把持アーム７５が搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄに移動され、スペーサ７が開口挿入穴１３Ａから前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入される。このスペーサ７の挿入により、後側コッターピン６Ｂがコッター穴１２Ａから中間挿入穴１３Ｂ側に押し出される。さらに打込み駆動部シフト手段７８のシフト用シリンダ２０８により打込みジャッキ２０５が待機位置Ｅから打込み位置Ｆにスライドされる。
【００７４】
ｄ．さらに図３１（ｆ）に示すように、アーム開閉装置１９５によりコッター把持アーム７５，７５が開動されてスペーサ７が解放されると、打込みジャッキ２０５が伸展されて打込み具２０７により連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに打込まれる。これにより、後側コッターピン６Ｂが中間挿入穴１３Ｂに押し出される。さらに、同様の動作で打込みジャッキ２０５が打込み位置Ｆから待機位置Ｅに後退され、次いでコッター把持アーム７５，７５が後方の搭載位置Ｃまで後退される。そして半径方向出退機構１８０により打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがコッター供給装置７３の対応位置まで後退されて治具保持機構１３０から取り出された打込み治具８を受け取る。
【００７５】
ｅ．図３１（ｇ）に示すように、コッター受給位置Ａで打込み治具８が受け取った打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがコッター送給位置Ｂに移動されると、図３１（ｈ）に示すように、把持アーム出退装置１９９によりコッター把持アーム７５が搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄに移動され、打込み治具８が開口挿入穴１３Ａから前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入される。この打込み治具８の挿入により、スペーサ７を介して後側コッターピン６Ｂの先端部が後側連結金具１１Ａのコッター穴１２に挿入される。次に打込みジャッキ２０５が打込み位置にスライドされ、コッター把持アーム７５，７５が開動されて打込み治具８が解放される。
【００７６】
ｆ．さらに図３２（ｉ）に示すように、打込みジャッキ２０５が伸展されて打込み具２０７により打込み治具８が打込まれると、スペーサ７を介して後側コッターピン６Ｂが後側連結金具１１Ｂのコッター穴１２Ｂに打込まれる。これにより後側コッターピン６Ｂのテーパ面２１ｃの作用で後側連結金具１１Ｂ，１１Ｂが強固に締結される。
【００７７】
ｇ．次いで図３２（ｊ）に示すように、打込みジャッキ２０５が収縮されると、打込み具２０７が押込み溝４５内で掛止爪４５ａに係合されることから、打込み治具８が打込み前の挿入打込み位置Ｄに戻される。さらに図３２（ｋ）に示すように、コッター把持アーム７５，７５により打込み治具８が把持され、把持アーム出退装置１９９によりコッター把持アーム７５が挿入打込み位置Ｄから搭載位置Ｃに戻される。そして半径方向出退機構１８０により打込み装置本体１７１Ａ，１７１Ｂがコッター送給位置Ｂからコッター受給位置Ａにコッター供給装置７３の対応位置まで後退されて打込み治具８が返送され、さらに前側コッターピン６Ａを受け取る。
【００７８】
ｈ．図３３（ｌ）に示すように、コッター供給装置７３から受け取った前側コッターピン６Ａがコッター送給位置Ｂに移動されると、図３３（ｍ）に示すように、把持アーム出退装置１９９によりコッター把持アーム７５が搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄに移動され、前側コッターピン６Ａが開口挿入穴１３Ａから前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入される。さらに打込みジャッキ２０５が待機位置Ｅから打込み位置Ｆにスライドされる。
【００７９】
ｉ．図３３（ｎ）に示すように、アーム開閉装置１９５によりコッター把持アーム７５，７５が開動されてコッターピン６Ａが解放されると、打込みジャッキ２０５が伸展されて打込み具２０７により前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに打込まれる。これにより前側コッターピン６Ａのテーパ面２１ｃの作用で前側連結金具１１Ａ，１１Ａが強固に連結される。
【００８０】
上記実施の形態によれば、複数のコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を装填した実装ケース７１から、コッター供給装置７３によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を順次取り出してコッター打込み装置７４に渡し、コッター打込み装置７４によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７をピース間継手部３の締結部１０に打込むように構成したので、比較的重量のあるコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を、実装ケース７１を介して能率良く供給することができる。
【００８１】
また供給部フレーム１２１内に治具保持機構１３０を介して打込み治具８を装備させて繰り返し使用可能に構成し、供給把持装置１２９の供給部把持アーム１５４により、実装ケース７１からコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を取り出してコッター打込み装置７４に供給するとともに、治具保持機構１３０とコッター打込み装置７４との間で打込み治具８の受渡しを行うように構成したので、コッター打込み装置７４に短時間でコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を順次供給して、スムーズにコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を直接、あるいは打込み治具８を介してピース間継手部３の締結部１０に打込むことができ、締結に要する作業時間を短縮することができる。
【００８２】
さらに実装ケース７１に装填されたコッター部材６Ａ，６Ｂ，７をコッターロック装置８３により確実に保持することができ、搬送やセグメント締結装置５３の姿勢変向による実装ケース７１の変位変動があってもコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の脱落を防止でき、また供給把持装置１２９のロック解放部材１６１により、解除部材１０９を介してコッターロック装置８３を解除することができ、供給部把持アーム１５４によるコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の取り出しも容易に行うことができる。
【００８３】
さらにまた回動部材であるロックアーム１０４とガイドレバー１０３とが連結された係止端部１０４ａをアーム付勢ばね１０７により突出側に付勢させ、ガイドレバー１０３の後退を規制する規制ブロック１０８によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７の抜け止めができ、簡単な構成でコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を確実に保持できて、解除部材１０９により規制ブロック１０８を移動するだけでロックを解除でき、しかもコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を押引きしないと抜け出ることがないので、単に解除部材１０９が他の部材に接触しただけでコッター部材６Ａ，６Ｂ，７が抜け落ちることが無く、複数のコッター部材６Ａ，６Ｂ，７を安定して搬送供給することができる。
【００８４】
また実装ケース７１のケース本体８０の対向する側面に固定した固定ブロック８４の両側に、受取り用クランプ部８４ａと送出用クランプ部８４ｂとを設けたので、セグメント締結装置５３とケース搬入出装置との間で実装ケース７１を、固定ブロック８４を介して受渡しを安全かつ確実に行うことができ、実装ケース７１やクランプ装置７２，９５の構造を簡易化することができる。
【００８５】
また、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を開口挿入穴１３Ａから前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに挿入するコッター把持挿入手段７６と、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８をコッター穴１２Ａ，１２Ｂに打込むコッター打込み駆動手段７７とをシールド半径方向に配置して、打込み駆動部シフト手段７８により、打込み駆動手段７７である打込みジャッキ２０５を待機位置Ｅから打込み位置Ｆにシフトさせ、打込みジャッキ２０５により打込み具２０７をコッター把持アーム７５，７５間から突出駆動してコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を打込むように構成したので、コッター把持挿入手段７６と打込みジャッキ２０５とをコッター打込み方向に交差するシールド半径方向に配置することができる。したがって、セグメントピース２の前端面２ａと推進ジャッキ６７の押付部材６７ａとのスペースが狭くても、ピース間継手部３にコッターピン６Ａ，６Ｂを順次搬入して打込むことができる。また、ピース間継手部３の締結面に複数組の連結金具１１Ａ，１１Ｂを設けて、それぞれにコッターピン６Ａ，６Ｂを打込むので、取り扱うコッターピン６Ａ，６Ｂの長さを短く設定することができ、コッターピン打込み装置７４のコンパクト化に寄与できる。
【００８６】
さらに、ＩまたはＨ形断面のコッターピン６Ａ，６Ｂにより、周方向に隣接するセグメントピース２をそれぞれの連結金具１１Ａ，１１Ｂを介して強固に連結することができ、半径方向の負荷に強いピース間継手部３を提供することができる。
【００８７】
さらにまた、コッター把持アーム７５，７５を搭載位置Ｃから挿入打込み位置Ｄまで出退駆動する把持アーム出退装置１９９を、スプロケット１９６Ａ〜１９６Ｄと挿入駆動チェーン１９８と、出退駆動モータ１９７とで構成したので、コッター把持アーム７５が出退する略挿入ストロークＳの長さ範囲の前後に把持アーム出退装置１９９を収容することができ、コッター打込み装置７４のコンパクト化が図れてセグメントピース２の前端面２ａと推進ジャッキ６７の押付部材６７ａとの狭いスペース内に容易に挿入することができる。
【００８８】
また、前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａを挿通できる打込み治具８を使用することにより、後側連結金具１１Ｂのコッター穴１２Ｂにコッターピン６Ｂを容易に打込むことができる。また打込み後、打込みジャッキ２０５の打込み具２０７を後退させることで、掛止爪４５ａにより打込み具８を押込み溝４５内に抜け止めして打込み治具８をコッター穴１２Ａから抜出すことができる。また打込み駆動部シフト手段７８により打込みジャッキ２０５を待機位置Ｅと打込み位置Ｆとの間でシフト移動させることで、打込み具２０７を容易に押込み溝４５に嵌合、離脱することができるので、打込み治具８の装着も容易となる。
【００８９】
またコッター把持アーム７５，７５によりコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を把持するに際して、コッター把持アーム７５の把持凸部２０１を把持凹部２４，３４，４４に嵌合させることにより、傾斜受け面２４ａ，２４ｂと傾斜押え面２０１ａ，２０１ｂの作用でコッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を一定位置で一定姿勢に保持することができ、コッター部材６Ａ，６Ｂ，７および打込み治具８を前側連結金具１１Ａのコッター穴１２Ａに正確に挿入することができる。
【００９０】
上記実施の形態では、コッターピンおよびコッター穴を略ＩまたはＨ形断面としたが、図３４に示すように、連結部３０２，３１２とフランジ部３０３，３１３からなり、フランジ部３０３，３１３の内面をテーパ面３０３ａ，３１３ａとしたチャンネル形断面のコッターピン３０１およびコッター穴３１０（スペーサや打込み治具も同一断面）にすることもできる。
【００９１】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明の請求項１記載の発明によれば、コッターピンをコッター穴に挿入するコッター把持挿入手段と、挿入されたコッターピンをコッター穴に打込むコッター打込み駆動手段とを配置して、打込み駆動部シフト手段によりコッターピンをコッター穴に挿入した後の打込み位置にシフトさせ、コッター把持アーム間から打込み具を駆動してコッターを打込むように構成したので、コッター把持挿入手段とコッター打込み駆動手段とをコッター打込み方向に交差する方向に配置することができる。したがって、セグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材とのスペースが狭くても、ピース間継手部にコッターピンを搬入して順次打込むことができる。また、ピース間継手部の締結面に複数組の連結金具を設けて、それぞれにコッターピンを打込むので、取り扱うコッターピンの長さを短く設定することができ、コッターピン打込み装置のコンパクト化に寄与できる。
【００９２】
また請求項２記載の発明によれば、周方向に隣接するセグメントピースをそれぞれの連結金具を介して強固に連結することができ、半径方向の負荷に強いピース間継手部を提供することができる。
【００９３】
さらに請求項３記載の発明によれば、スプロケットと挿入駆動チェーンとで把持アーム出退装置を構成したので、コッター把持アームが出退する略挿入ストロークの長さ内に把持アーム出退装置を収容することができ、コッター打込み装置のコンパクト化が図れ、セグメントの前端面と推進ジャッキの押付部材との狭いスペース内に容易に挿入することができる。
【００９４】
さらにまた請求項４記載の発明によれば、後方の連結金具のコッター穴を挿通できる打込み治具を使用することにより、打込み後にコッター打込み駆動手段の打込み具を後退させることで、掛止爪により打込み具を押込み溝内に抜け止めして打込み治具をコッター穴から抜出すことができ、打込み治具の再利用が可能となる。また打込み駆動部シフト手段によりコッター打込み駆動手段をシフト移動させることで、打込み具を押込み溝に嵌合、離脱することができるので、打込み具と打込み治具との連結も容易に行うことができる。
【００９５】
また請求項５記載の発明によれば、コッター把持アームによりコッターピンを把持する際に、把持凹部と把持凸部とを嵌合させることにより、傾斜受け面と傾斜押え面の作用でコッターピンを一定位置に、一定の姿勢で保持することができ、コッターピンを連結金具のコッター穴により正確に挿入することができる。
【００９６】
さらに請求項６記載の発明によれば、セグメントリングの最後に組立られるＫセグメントとこれに隣接するＡセグメントとは、その締結面がシールド軸心方向に対して傾斜するくさび角を有する傾斜ピース間継手部により締結されるが、打込み方向調整機構によりこの傾斜ピース間継手部に対応してコッターピンの打込み方向を容易に変向することができる。
【００９７】
また請求項７記載の発明によれば、くさび角を有する傾斜ピース間継手部の傾斜締結面に逃げ角が形成されて、半径方向に複数の締結部が設けられた場合、複数の締結部は、その逃げ角により打込み位置が接線方向に互いにずれることになるが、打込み位置調整機構により打込み装置本体を接線方向にスライドさせて、容易にこれに対応することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係るコッター式セグメント締結装置により締結されるセグメントの実施の形態を示す斜視図である。
【図２】 同コッター式セグメント締結装置を有するセグメント組立装置を示す側面図である。
【図３】 同コッター式セグメント締結装置を有するセグメント組立装置を示す背面図である。
【図４】 同コッター式セグメント締結装置により締結されるピース間継手部とコッター部材を示す斜視図である。
【図５】 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置により使用されるコッター部材を示し、（ａ）は後側コッターピンの斜視図、（ｂ）はスペーサを示す斜視図、（ｃ）は前側コッターピンの斜視図、（ｄ）はスペーサを示す斜視図である。
【図６】 （ａ），（ｂ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置により締結されるピース間継手部を示し、（ａ）は通常のピース間継手部を示す平面断面図、（ｂ）は傾斜ピース間継手部を示す平面断面図である。
【図７】 （ａ），（ｂ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置により締結されるピース間継手部を示し、（ａ）は通常のピース間継手部を示す正面図、（ｂ）は傾斜ピース間継手部を示す正面図である。
【図８】 同コッター式セグメント締結装置を示す一部切欠き側面図である。
【図９】 同コッター式セグメント締結装置を示す平面断面図である。
【図１０】 同コッター式セグメント締結装置に使用する実装ケースを示す斜視図である。
【図１１】 同コッター式セグメント締結装置のケースクランプ装置を示す正面図である。
【図１２】 同コッター式セグメント締結装置の実装ケースと供給把持装置を示す側面図である。
【図１３】 同コッター式セグメント締結装置の実装ケースとケースクランプ装置を示す側面図である。
【図１４】 同コッター式セグメント締結装置のコッターロック装置を示す平面断面図である。
【図１５】 同コッター式セグメント締結装置のコッターロック装置を示す平面図である。
【図１６】 同コッター式セグメント締結装置に実装ケースを受け渡す受け渡し用ケースクランプ装置を示す正面図である。
【図１７】 同コッター式セグメント締結装置のコッター供給手段を示す正面断面図である。
【図１８】 同コッター供給手段の供給把持装置を示す拡大平面図である。
【図１９】 同（ａ）〜（ｃ）はそれぞれコッター供給手段の治具保持機構を示し、（ａ）は上部昇降部材を示す側面図、（ｂ）は下部昇降部材を示す側面図、（ｃ）は上部および下部昇降部材を組み合わせた治具保持機構を示す側面図である。
【図２０】 同コッター供給手段の治具保持機構を示す平面図である。
【図２１】 同（ａ）〜（ｃ）はそれぞれコッター供給手段の治具保持機構を示し、（ａ）は上部昇降部材を示す正面図、（ｂ）は下部昇降部材を示す正面図、（ｃ）は上部および下部昇降部材を組み合わせた治具保持機構を示す正面図である。
【図２２】 同コッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置を示す全体背面図である。
【図２３】 同コッター打込み装置のコッター把持挿入手段およびコッター打込み駆動手段を示す平面断面図である。
【図２４】 同コッター式セグメント締結装置の駆動部シフト機構を示す部分背面断面図である。
【図２５】 同コッター式セグメント締結装置の駆動部シフト機構を示す平面断面図である。
【図２６】 同コッター打込み装置のコッター把持アームの先端部とコッター部材との嵌合部を示す部分斜視図である。
【図２７】 同コッター打込み装置を示す概略側面断面図である。
【図２８】 同コッター式セグメント締結装置により締結されるＫセグメントピースを示すセグメントリングの全体平面図である。
【図２９】 同コッター式セグメント締結装置により締結されるＫセグメントピースを示すセグメントリングの全体正面図である。
【図３０】 （ａ）〜（ｄ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置による締結手順を示す説明図である。
【図３１】 （ｅ）〜（ｈ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置による締結手順を示す説明図である。
【図３２】 （ｉ）〜（ｋ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置による締結手順を示す説明図である。
【図３３】 （ｌ）〜（ｎ）はそれぞれ同コッター式セグメント締結装置による締結手順を示す説明図である。
【図３４】 コッター式セグメント締結装置に使用するコッターピンおよび連結金具の他の実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
１ セグメント
２ セグメントピース
３ ピース間継手部
４ セグメントリング
５ リング間継手部
６Ａ，６Ｂ コッターピン
７ スペーサ
８ 打込み治具
１０ 締結部
１１Ａ，１１Ｂ 連結金具
１２Ａ，１２Ｂ コッター穴
１３Ａ 開口挿入穴
１３Ｂ 中間挿入穴
１４ Ｋセグメント
１５ 傾斜ピース間継手部
１６ Ａセグメント
２４，３４，４４ 把持凹部
２４ａ 前後傾斜受け面
２４ｂ 左右傾斜受け面
４５ 押込み溝
４５ａ 掛止爪
５１ シールド掘進機
５２ セグメント組立装置
５３ セグメント締結装置
６７ 推進ジャッキ
７１ 実装ケース
７２ ケースクランプ装置
７３ コッター供給装置
７４ コッター打込み装置
７５ コッター把持アーム
７６ コッター把持挿入手段
７７ コッター打込み駆動手段
７８ 打込み駆動部シフト手段
８３ コッターロック装置
１０３ ガイドレバー
１０４ ロックアーム
１０４ａ 係止端部
１０７ アーム付勢ばね
１０８ 規制ブロック
１０９ 解除部材
１２９ 供給把持装置
１３０ 治具保持機構
１５４ 供給部把持アーム
１７０ 打込み方向調整機構
１８０ 半径方向出退機構
１８１ 打込み位置調整機構
１９９ 把持アーム出退装置
２０１ 把持凸部
２０１ａ 前後傾斜押え面
２０１ｂ 左右傾斜押え面
２０５ 打込みジャッキ
２０７ 打込み具
Ａ コッター受給位置
Ｂ コッター送給位置
Ｃ 搭載位置
Ｄ 挿入打込み位置
Ｅ 待機位置
Ｆ 打込み位置
Claims (7)
- セグメントピースが周方向に隣接されるピース間継手部の締結面に、弧長方向に互いに突き合わされてコッター穴を形成する一対の連結金具を複数組配設し、セグメントピースの前端部からコッターピンを前記各連結金具のコッター穴にそれぞれ打込んでセグメントピースを締結するコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置であって、
コッターピンを把持開放可能な複数のコッター把持アームをシールド軸心方向に出退移動してコッターピンをコッター穴に挿入するコッター把持挿入手段と、
コッター穴に挿入されたコッターピンを、開放されたコッター把持アーム間から打込み具を駆動して打込むコッター打込み駆動手段と、
このコッター打込み駆動手段を、コッター把持アーム間の打込み位置と、コッター把持アームの出退移動に干渉しない待機位置との間でシフトさせる打込み駆動部シフト手段を設けた
ことを特徴とするコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置。 - コッターピンは、両セグメントピースの装着された連結金具にそれぞれ嵌合されるフランジ部と、これらフランジ部を互いに連結する連結部からなり、前記フランジ部の内面間距離が、打込み方向の前部側が広く、後部側ほど狭くなるテーパー状に形成され、
コッター穴に打ち込まれたコッターピンの前記テーパ面により両連結金具が互いに接近する方向に圧接されて締結されるように構成された
ことを特徴とする請求項１記載のコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置。 - コッター把持挿入手段に設けられてコッター把持アームを出退移動する把持アーム出退装置を、コッター把持アームを開閉自在に支持するアーム出退フレームの出退方向の側方に略挿入ストロークの間隔をあけて配置された一対の出退用スプロケットと、挿入駆動モータにより回転される駆動スプロケットと、両端部がアーム出退フレームに連結されて前記出退用スプロケットおよび駆動スプロケットに巻張された挿入駆動チェーンとで構成した
ことを特徴とする請求項１または２記載のコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置。 - コッター穴に挿入されてコッターピンの打込みに使用する打込み治具を備え、
この打込み治具の後端部に、打込み駆動部シフト手段によるコッター打込み駆動手段のシフト移動により嵌合離脱自在な押込み溝を形成し、
この押込み溝に、打込み治具の引抜き時に抜け止めする掛止爪を形成した
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置。 - コッター把持アームとコッターピンの一方に把持凹部を形成するとともに、他方にこの把持凹部に嵌合自在な把持凸部を形成し、
前記把持凹部に９０度隔てた四方向に所定角度で傾斜する傾斜受け面を形成するとともに、前記把持凸部に各傾斜受け面にそれぞれ当て付けられる傾斜押え面を形成した
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置。 - コッター把持挿入手段とコッター打込み駆動手段と打込み駆動部シフト手段とを具備した打込み装置本体を、シールド半径方向の軸心周りに傾動させてコッターピンの打込み方向を傾斜ピース間継手部に対応させる打込み方向調整機構を設けた
ことを特徴とする請求項１記載のコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置。 - ピース間継手部にシールド半径方向に一定間隔をあけて複数の締結部を設け、
これら締結部に対応して打込み装置本体をシールド半径方向に複数基配設し、
前記打込み装置本体をそれぞれ接線方向にスライドして傾斜ピース間継手部の締結面の逃げ角による締結部の位置ずれに対応させる打込み位置調整機構を設けた
ことを特徴とする請求項６記載のコッター式セグメント締結装置のコッター打込み装置。
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