JP3831997B2

JP3831997B2 - シールド掘進機用セグメントリフタ

Info

Publication number: JP3831997B2
Application number: JP30801896A
Authority: JP
Inventors: 勝男渡邊; 真吾立岩
Original assignee: 石川島播磨重工業株式会社
Priority date: 1996-11-19
Filing date: 1996-11-19
Publication date: 2006-10-11
Anticipated expiration: 2016-11-19
Also published as: JPH10148100A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機用セグメントリフタに関するものである。より詳しくは、上側からセグメント組立装置へセグメントを供給するようにする場合に、セグメントを上方へうまく持上げ得るようにしたシールド掘進機用セグメントリフタに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
土中にトンネルを掘るために、従来より、シールド掘進機が使われている。
【０００３】
該シールド掘進機は、図７に示すように、円筒形のシールドフレーム１の先端面に円板状のカッタ２を回転自在に取付けて、カッタ２を回転させることにより、土を掘削するようにし、シールドフレーム１の内部に設けたセグメント組立装置３により、カッタ２で掘削した掘削坑４内に円弧状をしたコンクリート製などのセグメント５を円形に組立てて、コンクリート製のトンネル６を構築させるようにし、更に、シールドフレーム１の内部に設けたシールドジャッキ７により、トンネル６の既設部分の先端に反力を支持させて、シールドフレーム１を推進させるようにしたものである。
【０００４】
尚、図中、８は大口径シールドの泥水式などのシールド掘進機の軸心位置に設けられるセンターシャフト、９はセンターシャフト８の後部に片持ち状態で取付けられた後方作業台、１０は特にセグメント組立装置３がロボット式のとき、自動組立を監視するのに好適な後方作業台９に設けられた操作室である。
【０００５】
そして上記セグメント組立装置３へのセグメント５の供給は、例えば、以下のようにして行われていた。
【０００６】
即ち、トンネル６内の下部に枕木１１を設置すると共に枕木１１の上にレール１２を適宜延長敷設して行き、該レール１２に沿って運搬台車１３で外部からシールドフレーム１の手前まで、下へ凸状態とし且つ円弧をトンネル６の長手方向へ向けた状態でセグメント５を運搬し、運搬してきたセグメント５を後方作業台９の下方の隙間１４を矢印１５のように通して、下側からセグメント組立装置３へ供給させるようにする。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来のシールド掘進機用セグメント運搬・供給装置には、以下のような問題があった。
【０００８】
即ち、特にロボットによるセグメント自動組立のとき後方作業台９の下側からセグメント組立装置３へセグメント５を供給する場合、掘削径が１２ｍ以下位の場合、後方作業台９の下方の隙間１４やロボット下部の既設セグメント５との隙間１４’は極めて狭くなっている場合がほとんどであるため、該隙間１４，１４’にコンベヤやクレーンなどを設けることが難しく、セグメント５を下側から通すのに困難を生じていた。
【０００９】
本発明は、上述の実情に鑑み、上側からセグメント組立装置へセグメントを供給するようにする場合に、セグメントを上方へうまく持上げ得るようにしたシールド掘進機用セグメントリフタを提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シールド掘進機２３の移動に応じて移動可能な門型のリフタ本体４３と、リフタ本体４３に対して昇降可能に設けられ、上に凸状態としてトンネル２１の幅方向へ向けたセグメント２０を通過させ得る大きさのセグメント通過孔４５を有する枠状の昇降フレーム４６と、昇降フレーム４６を昇降駆動させる昇降駆動機構４７と、セグメント２０の下部に通されるように移動自在なスライドフォーク６２を構成して昇降フレーム４６のセグメント通過孔４５部分に取付けられたセグメント支持装置４８と、昇降フレーム４６によってリフタ本体４３の上部へ持上げられたセグメント２０を送り出すセグメントプッシャー４９とを備えたことを特徴とするシールド掘進機用セグメントリフタにかかるものである。
【００１１】
この場合において、セグメント支持装置４８が、昇降フレーム４６の後辺部６１にトンネル２１の長手方向へ移動自在に取付けられ、昇降フレーム４６の前後方向の寸法とほぼ等しい長さでトンネル２１の長手方向へ延び、且つ、先端部が昇降フレーム４６の前辺部５９に対し支持可能なスライドフォーク６２と、スライドフォーク６２をトンネル２１の長手方向へ移動させるフォーク駆動機構６６とで構成させるようにしても良い。
【００１２】
又、スライドフォーク６２の上面に、セグメント２０の送り出しを案内するセグメントガイドローラ７３を設けるようにしても良い。
【００１３】
上記手段によれば、以下のような作用が得られる。
【００１４】
シールド掘進機２３の移動に応じて移動可能な門型のリフタ本体４３に対して、昇降駆動機構４７を用いて枠状の昇降フレーム４６を下降させ、昇降フレーム４６のセグメント通過孔４５を、上に凸状態としてトンネル２１の幅方向へ向けたセグメント２０に対して通過させた後、セグメント支持装置４８でセグメント２０を支持させ、昇降駆動機構４７を用いて枠状の昇降フレーム４６を上昇させることにより、セグメント２０をうまく持上げることが可能となる。
【００１５】
そして、昇降フレーム４６によってリフタ本体４３の上部へ持上げられたセグメント２０をセグメントプッシャー４９で送り出すようにする。
【００１６】
この場合において、セグメント支持装置４８が、昇降フレーム４６の後辺部６１にトンネル２１の長手方向へ移動自在に取付けられ、昇降フレーム４６の前後方向の寸法とほぼ等しい長さでトンネル２１の長手方向へ延び、且つ、先端部が昇降フレーム４６の前辺部５９に対し支持可能なスライドフォーク６２と、スライドフォーク６２をトンネル２１の長手方向へ移動させるフォーク駆動機構６６とで構成して、スライドフォーク６２でセグメント通過孔４５を通過したセグメント２０の下面を支持させるようにしても良い。
【００１７】
又、スライドフォーク６２の上面に、セグメントガイドローラ７３を設けることにより、セグメント２０の送り出しをスムーズに案内させるようにすることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例と共に説明する。
【００１９】
図１〜図６は、本発明の実施の形態の一例である。
【００２０】
図１に示すように、円筒形のシールドフレーム１６の先端面に円板状のカッタ１７を回転自在に取付けて、カッタ１７を回転させることにより、土を掘削し得るようにし、シールドフレーム１６の内部に設けたセグメント組立装置１８により、カッタ１７で掘削した掘削坑１９内に円弧状をしたコンクリート製などのセグメント２０を円形に組立てて、コンクリート製のトンネル２１を構築させ得るようにし、更に、シールドフレーム１６の内部に設けたシールドジャッキ２２により、トンネル２１の既設部分の先端に反力を支持させて、シールドフレーム１６を推進させ得るようにして、シールド掘進機２３を構成する。
【００２１】
尚、図中、２４は口径の大きな泥水式などのシールド掘進機２３の軸心位置に設けられるセンターシャフト、２５はセンターシャフト２４の後部に片持ち状態で取付けられた後方作業台、２６は自動組立ロボットのとき好適な後方作業台２５に設けられた操作室、２７は構築されたトンネル２１内の下部に設置される枕木、２８〜３０は枕木２７の上に延長敷設される複数組（図３では三組六本となっている）のレール、３１はレール２８〜３０のうちの真中の組のレール２９に沿って走行する運搬台車、３２は運搬台車３１を牽引するためのバッテリーロコと呼ばれる小型の機関車である。
【００２２】
本発明の場合、図１・図２に示すように、レール２８〜３０のうちの外側の組のレール２８，３０に沿ってシールド掘進機２３の掘進に応じて共に移動可能にコンベヤ支持用台車３３を取付け、コンベヤ支持用台車３３と後方作業台２５の上部との間にコンベヤ支持梁３４を介してセグメント供給用コンベヤ３５を取付ける。
【００２３】
そして、コンベヤ支持用台車３３の後方に、レール２８〜３０のうちの外側のレール２８，３０に沿ってコンベヤ支持用台車３３と共に移動可能となるよう、本発明にかかるセグメントリフタ３６を取付ける。
【００２４】
この際、運搬台車３１に対し、上へ凸状態で且つ円弧をトンネル２１の長手方向へ向けた状態でセグメント２０を積ませるようにし、且つ、運搬台車３１の上部にセグメント２０の円弧がトンネル２１の幅方向へ向くようセグメント２０を９０度回転させるためのターンテーブルなどのセグメント旋回装置３８を取付ける。
【００２５】
上記セグメントリフタ３６は、図２〜図４に示すように、各レール２８，３０に沿って移動可能な対の走行部３９と、各走行部３９から立上げられた対のガイドポスト４０及び、ガイドポスト４０の上端間を連結する前後の連結ビーム４１，４２から成る門型のリフタ本体４３と、各ガイドポスト４０の対向面に上下方向に形成された凹溝状のガイド面４４に昇降可能に嵌合される、円弧がトンネル２１の幅方向へ向いた状態のセグメント２０を通過させ得る大きさのセグメント通過孔４５を有する枠状の昇降フレーム４６と、昇降フレーム４６を昇降駆動させる昇降駆動機構４７と、昇降フレーム４６のセグメント通過孔４５部分に取付けられたセグメント支持装置４８と、昇降フレーム４６によってリフタ本体４３の上部へ持上げられたセグメント２０を前記セグメント供給用コンベヤ３５へ送るジャッキなどのセグメントプッシャー４９とで構成されている。
【００２６】
上記昇降駆動機構４７は、リフタ本体４３の四つのコーナー部にロッド５０を下方へ向けて伸縮動可能となるようにそれぞれ中間部を枢支されたシリンダやジャッキなどの昇降駆動装置５１と、各シリンダやジャッキなどの昇降駆動装置５１のロッド５０の下端に枢支されたスプロケット５２と、リフタ本体４３の四つの各コーナー部の上部にそれぞれ枢支されたスプロケット５３，５４と、一端をリフタ本体４３の四つの各コーナー部の上部にそれぞれ固縛され、対応するスプロケット５２〜５４を順に掛け回された後に昇降フレーム４６の四つのコーナー部に各他端を固縛されたチェーンなどの駆動用索５５とで構成されている。
【００２７】
尚、昇降駆動機構４７は、スプロケットとチェーンに替えてワイヤとシーブを用いた機構としても、ボールネジとナットを用いた機構としても、その他の同等の機構としても良い。
【００２８】
又、図４では、各シリンダやジャッキなどの昇降駆動装置５１に対して、チェーンなどの駆動用索５５を各一本設けるようにしているが、場合により、図３に示すように、各スプロケット５２〜５４を二重化して各シリンダやジャッキなどの昇降駆動装置５１に対して、チェーンなどの駆動用索５５を各二本設けるようにしても良い。
【００２９】
更に、各スプロケット５３〜５４間を同調用シャフト５６やマイタギヤ機構５７を用いて相互に接続することにより同調機構５８を構成させるようにしても良い。
【００３０】
次に、上記セグメント支持装置４８は、図４〜図６に示すように、昇降フレーム４６の後辺部６１にトンネル２１の長手方向へ移動自在となるように取付けられ、昇降フレーム４６の前後方向の寸法とほぼ等しい長さでトンネル２１の長手方向へ延び、先端部が昇降フレーム４６の前辺部５９に形成されたフォーク支持用切欠部６０に対し支持可能なスライドフォーク６２と、昇降フレーム４６の後辺部６１に取付けられたモータ６３、ピニオン６４、スライドフォーク６２に取付けられたラック６５から成るフォーク駆動機構６６とで主に構成され、更に、スライドフォーク６２の上面には複数のセグメントガイドローラ７３が設けられ、昇降フレーム４６の前辺部５９と後辺部６１には、前辺部５９側へ登勾配となる楔状をした固定側フォーク停止支持部材６７が設けられ、スライドフォーク６２の下面には固定側フォーク停止支持部材６７に対して楔合可能な楔状をした移動側フォーク停止支持部材６８が設けられている。
【００３１】
尚、図６中、６９は昇降フレーム４６の後辺部６１に取付けられた荷重支持兼案内用ローラ、７０は昇降フレーム４６の後辺部６１に取付けられた荷重支持兼案内用ローラ６９を案内するためのガイド面である。
【００３２】
又、スライドフォーク６２は、箱型断面としても良いが、図６に示すように、コの字状の形鋼を適宜組合せて作成しても良い。
【００３３】
更に、スライドフォーク６２は、実際には、セグメント２０の曲率に合わせて、図３に示すように、斜めに傾斜させて昇降フレーム４６の後辺部６１に取付けるようにする。加えて、昇降フレーム４６は、中央部を高くしてハット型となるようにするのが設計上好ましい。
【００３４】
上記セグメントプッシャー４９は、後部側の連結ビーム４２にブラケット７２を介して取付けるようにする。
【００３５】
次に、作動について説明する。
【００３６】
シールド掘進機２３は、円筒形のシールドフレーム１６の先端面に取付けた円板状のカッタ１７を回転させることにより、土を掘削し、シールドフレーム１６の内部に設けたセグメント組立装置１８により、カッタ１７で掘削した掘削坑１９内に円弧状をしたコンクリート製などのセグメント２０を円形に組立てて、コンクリート製のトンネル２１を構築させ、更に、シールドフレーム１６の内部に設けたシールドジャッキ２２により、トンネル２１の既設部分の先端に反力を支持させて、シールドフレーム１６を推進させるようにする。
【００３７】
そして、本発明では、上記セグメント組立装置１８へのセグメント２０の供給は、以下のようにして行う。
【００３８】
即ち、トンネル２１内の下部に枕木２７を設置すると共に枕木２７の上にレール２８〜３０を適宜延長敷設して行き、該レール２９に沿ってバッテリーロコと呼ばれる小型の機関車３２を用いて運搬台車３１を牽引（又は後押し）し、外部からセグメントリフタ３６の部分まで、上へ凸状態で且つトンネル２１の長手方向へ向けた状態で運搬台車３１に積み込んだセグメント２０を運搬し、運搬してきたセグメント２０のいずれかをセグメントリフタ３６の真下の位置で停止させ、運搬台車３１に取付けたターンテーブルなどのセグメント旋回装置３８を用いて、円弧がトンネル２１の幅方向へ向くようセグメント２０を９０度回転させ、回転されたセグメント２０をセグメントリフタ３６を用いて上へ持上げ、持上げられたセグメント２０を、コンベヤ支持用台車３３と後方作業台２５の上部との間にコンベヤ支持梁３４を介して取付けられたセグメント供給用コンベヤ３５を用いて搬送し、上側からセグメント組立装置１８へセグメント２０を供給させるようにする。
【００３９】
そして、本発明にかかるセグメントリフタ３６は、以下のようにしてセグメント２０を持上げるようにする。
【００４０】
即ち、先ず、昇降フレーム４６がガイドポスト４０の上端に位置し、セグメント支持装置４８のスライドフォーク６２先端部が昇降フレーム４６の前辺部５９に形成されたフォーク支持用切欠部６０に嵌入支持されてスライドフォーク６２後端部が昇降フレーム４６の後辺部６１から突出しないようにした状態にしておき、この状態から、昇降駆動機構４７のシリンダやジャッキなどの昇降駆動装置５１のロッド５０を上方へ向けて収縮動させることにより、チェーンなどの駆動用索５５を介して昇降フレーム４６を各ガイドポスト４０の対向面に上下方向に形成された凹溝状のガイド面４４に沿って下降させるようにし、途中、スライドフォーク６２が後方の連結ビーム４２よりも下にさがったら、昇降フレーム４６の後辺部６１に取付けられたフォーク駆動機構６６のモータ６３を駆動し、ピニオン６４、ラック６５を介してスライドフォーク６２を後退させることにより、スライドフォーク６２の後端部が昇降フレーム４６の後辺部６１後面に対して後方へ突出され、スライドフォーク６２前端部が昇降フレーム４６の後辺部６１前面よりも前に突出されないようにして、昇降フレーム４６のセグメント通過孔４５全体が広く開放されるようにする。
【００４１】
この状態で、昇降フレーム４６を更に下降させて行くと、セグメントリフタ３６の真下に位置された運搬台車３１に円弧をトンネル２１の幅方向へ向けた状態で積まれたセグメント２０が昇降フレーム４６のセグメント通過孔４５を通るので、その後（図では、運搬台車３１に対してセグメント２０が二段に積まれているので、昇降フレーム４６が上に積まれたセグメント２０を通過した後）、昇降フレーム４６の下降を停止させ、フォーク駆動機構６６を用いて上記とは反対に、スライドフォーク６２を前進させることにより、スライドフォーク６２をセグメント２０の下部に通させて、スライドフォーク６２の先端部を昇降フレーム４６の前辺部５９に形成されたフォーク支持用切欠部６０に嵌入させ、この時、昇降フレーム４６の前辺部５９と後辺部６１に設けられた前辺部５９側へ登勾配の楔状をした固定側フォーク停止支持部材６７と、スライドフォーク６２の下面に設けられた対応する移動側フォーク停止支持部材６８とを相互に楔合させることにより、スライドフォーク６２を昇降フレーム４６の前辺部５９と後辺部６１に両持ち支持させるようにする。
【００４２】
こうして、スライドフォーク６２がセグメント２０の下部に通されたら、昇降駆動機構４７のシリンダやジャッキなどの昇降駆動装置５１のロッド５０を下方へ向けて伸長動させることにより、チェーンなどの駆動用索５５を介して昇降フレーム４６を上昇させて、セグメント２０をセグメント供給用コンベヤ３５の高さまで持上げる。
【００４３】
最後に、昇降フレーム４６によって持上げられたセグメント２０を、ジャッキなどのセグメントプッシャー４９を用いて、セグメントガイドローラ７３を上面に設けたスライドフォーク６２に沿い、前記セグメント供給用コンベヤ３５へ送り出させるようにする。
【００４４】
以後、上記を繰返すことにより、全てのコンベヤ支持用台車３３のセグメント２０を一つずつ持上げさせるようにする。
【００４５】
尚、こうして、持上げられたセグメント２０は、セグメント供給用コンベヤ３５上で数個分ストックされ（一リング分のセグメント２０をストックできるようにセグメント供給用コンベヤ３５の長さを設定するのが良い）、セグメント組立装置１８からの要求に応じて、セグメント組立装置１８へセグメント供給用コンベヤ３５にストックされたセグメント２０を素速く供給するようにすることにより、効率良くセグメント２０を組み立てさせることが可能となる。
【００４６】
このように、本発明によれば、後方作業台２５の上側からセグメント組立装置１８へセグメント２０を供給させるようにする場合に、セグメント２０を上方へうまく持上げさせることができる。
【００４７】
尚、本発明では、昇降フレーム４６の昇降駆動機構４７として、シリンダやジャッキなどの昇降駆動装置５１とチェーンなどの駆動用索５５を用いた機構としているが、このようにすることにより、ボールネジとナットを用いた昇降駆動機構に比べて、昇降フレーム４６の昇降ストロークをより長く取ることができるという利点がある。又、昇降駆動機構としてシーブとワイヤを用いた昇降駆動機構に比べて、駆動用索５５の延びなどの問題が少なく、より正確な作動が得られるという利点がある。但し、場合によってはボールねじとナットやワイヤにより構成するようにしても良い。
【００４８】
又、昇降フレーム４６の昇降駆動機構４７を構成する各シリンダやジャッキなどの昇降駆動装置５１に対して、スプロケット５２〜５４を二重化してチェーンなどの駆動用索５５を各二本掛けるようにすると、重量物であるセグメント２０を持上げる際に、シリンダやジャッキなどの昇降駆動装置５１の両側に均等に荷重を分散させるようにすることができるので、シリンダやジャッキなどの昇降駆動装置５１に曲げ荷重が発生することが防止される。
【００４９】
更に、昇降駆動機構４７の各スプロケット５２〜５４間を同調用シャフト５６やマイタギヤ機構５７を用いて相互に接続して同調機構５８を構成させることにより、チェーンなどの駆動用索５５の延びによる位相差を吸収して完全同調させることが可能となる。
【００５０】
尚、本発明は、上述の実施の形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のシールド掘進機用セグメントリフタによれば、上側からセグメント組立装置へセグメントを供給するようにする場合に、セグメントを上方へうまく持上げることができるという優れた効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態の一例の全体概略側方断面図である。
【図２】図１の部分拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ矢視図である。
【図４】セグメントリフタの一部破断した部分拡大斜視図である。
【図５】セグメント支持装置部分の側面図である。
【図６】図５のＶＩ−ＶＩ矢視図である。
【図７】従来例の全体概略側方断面図である。
【符号の説明】
２０セグメント
２１トンネル
２３シールド掘進機
４３リフタ本体
４５セグメント通過孔
４６昇降フレーム
４７昇降駆動機構
４８セグメント支持装置
４９セグメントプッシャー
５９前辺部
６１後辺部
６２スライドフォーク
６６フォーク駆動機構
７３セグメントガイドローラ

Claims

シールド掘進機（２３）の移動に応じて移動可能な門型のリフタ本体（４３）と、リフタ本体（４３）に対して昇降可能に設けられ、上に凸状態としてトンネル（２１）の幅方向へ向けたセグメント（２０）を通過させ得る大きさのセグメント通過孔（４５）を有する枠状の昇降フレーム（４６）と、昇降フレーム（４６）を昇降駆動させる昇降駆動機構（４７）と、セグメント（２０）の下部に通されるように移動自在なスライドフォーク（６２）を構成して昇降フレーム（４６）のセグメント通過孔（４５）部分に取付けられたセグメント支持装置（４８）と、昇降フレーム（４６）によってリフタ本体（４３）の上部へ持上げられたセグメント（２０）を送り出すセグメントプッシャー（４９）とを備えたことを特徴とするシールド掘進機用セグメントリフタ。
セグメント支持装置（４８）が、昇降フレーム（４６）の後辺部（６１）にトンネル（２１）の長手方向へ移動自在に取付けられ、昇降フレーム（４６）の前後方向の寸法とほぼ等しい長さでトンネル（２１）の長手方向へ延び、且つ、先端部が昇降フレーム（４６）の前辺部（５９）に対し支持可能なスライドフォーク（６２）と、スライドフォーク（６２）をトンネル（２１）の長手方向へ移動させるフォーク駆動機構（６６）とで構成される請求項１記載のシールド掘進機用セグメントリフタ。
スライドフォーク（６２）の上面に、セグメント（２０）の送り出しを案内するセグメントガイドローラ（７３）を設けた請求項２記載のシールド掘進機用セグメントリフタ。