JP3845254B2 - セグメントエレクタ装置及びこれを用いたシールド掘進機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機等で掘削された異型断面トンネルのセグメントを組み立てるセグメントエレクタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、円形以外の異型断面を有するトンネルの需要が増えていて、トンネルを掘進しながらセグメントを組み立てるシールド掘進機による作業においては、異型断面用のセグメントを容易に組み立てられるエレクタが要望されている。このような要望に応えたエレクタの例として、特開平９−２３５９９９号公報に開示されたものがある。同エレクタを図４５により説明する。
【０００３】
図４５に示すように、シールド本体２に同一構造の左右２基のエレクタ２０Ａ、２０Ｂが設置されている。エレクタ２０Ａは、エレクタリング２１、エレクタアーム２６、押付ビーム２８及び揺動アーム３１を有している。エレクタリング２１は、シールド本体２の内周に沿って配置されたガイドローラ２２により案内されている。エレクタアーム２６は、エレクタリング２１上の旋回中心に対する片側位置にシールド本体２の後方に向けて突出して設けられている。押付ビーム２８は、ガイドロッド２９により案内されながら、図示しない押付ジャッキによりエレクタリング２１の円周に対し略接線方向に摺動させられ、かつ回り止めされている。揺動アーム３１は、押付ビーム２８の先端に揺動ピン３２を介して揺動可能に取り付けられていて、押付ビーム２８に装備されている姿勢制御ジャッキ３３により揺動させられ、エレクタリング２１の軸線方向に直角な平面内で押付ビーム２８に対する傾きを変えられるようになっている。揺動アーム３１には、セグメントを把持するセグメン把持部３８が前後にスライド自在に設けられている。
【０００４】
図４５は、セグメン把持部３８が一例として下部キーセグメント１ｃを把持し持ち上げた状態を示している。セグメント１ｃは、エレクタリング２１を旋回させ、セグメン把持部３８を前後にスライドさせ、また押付ジャッキ及び姿勢制御ジャッキ３３により所定の組立位置に搬送し組み立てられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平９−２３５９９９号公報に記載のエレクタは、セグメント重量や、セグメント把持部・押付ビーム等のエレクタ構成部材の重量は、すべて１本の支持部材（エレクタアーム）により支える、いわゆる片持ち式の構成となっており、重量の大きなセグメントへの適用は困難である。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、異型断面用の大重量のセグメントを容易に組み立てできるセグメントエレクタ装置及びこれを用いたシールド掘進機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、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、装置全体を支持する旋回リングを旋回してセグメントの組立を行うシールド掘進機のエレクタ装置であって、前記旋回リング上に、前記旋回リングの接線方向に進退自在な左右一対の昇降フレームを設け、前記一対の昇降フレーム間に梁状フレームを架け渡すことにより、前記一対のフレームと前記梁状フレームとが全体として略門型となるよう構成し、前記梁状フレームに左右摺動ガイドを介して左右摺動フレームを設け、前記梁状フレームに対し左右摺動フレームを左右に摺動させるための左右摺動用シリンダを設け、前記左右摺動シリンダは、チューブ側が前記梁状フレームに取着される第一のシリンダと、前記第一のシリンダに隣接して平行に配設され、そのチューブ側が前記第一のシリンダのロッド側に連結される第二のシリンダとのセットからなり、前記左右摺動フレームに、左右屈曲自在に設けたローリング屈曲フレームを介してセグメント把持部を装着した構成である。
【０００８】
第１発明によれば、セグメントエレクタ装置は、左右一対の昇降フレームと、左右一対の昇降フレーム間をつなぐ梁部材とにより門型となるようにフレームを構成しているので剛性が高い。そして、セグメント重量は、左右の昇降フレームで安定して支持されるためにセグメント組立中にエレクタの構造部材が撓んだり、振動したりしにくい。従って、大重量セグメントの組立にも適用できる。また、セグメント把持装置は、梁部材上を左右に移動できてかつ左右に揺動できるため、セグメント把持姿勢の自由度が大きい。従って、例えば矩形断面トンネルの隅部のセグメント等の、通常のエレクタでは組み立てが困難な部分の組立にも対応することができる。また、異型断面トンネルにおいてセグメントの厚みが大きく、セグメント組立時のセグメント取り回しスペースが大きく制限される場合でも、セグメント把持姿勢の自由度が大きくとれることにより、既設セグメントに干渉することなく組み立てを行うことができる。
また、左右摺動フレームが梁状フレームに対して左右に移動でき、ローリング屈曲フレームが左右摺動フレームに対してローリング屈曲できるので、セグメント把持部の自由度が高い。従って、セグメントを組立て場所に適合した姿勢に容易に設定できる。さらに、ローリング屈曲フレーム上で左右摺動自在のフレームが移動できセグメントの微妙な位置合わせを容易に行うことができるので組立能率が向上する。
【０００９】
第２発明は、第１発明のエレクタ装置において、前記左右摺動ガイドは、前記梁状フレームのトンネル後方側の面に設け、前記左右摺動用シリンダは、前記梁状フレームの下側の面に設けている。
【００１０】
第３発明は、第１発明または第２発明のエレクタ装置において、前記梁状フレームを、前記左右一対の昇降フレームに対し、トンネル前後方向に摺動可能に構成している。
【００１１】
第４発明は、第１発明から第３発明のいずれかのエレクタ装置を複数台並列に配列したことを特徴とするシールド掘進機である。
【００１２】
第４発明によれば、複円断面や、縦横の辺の比率が大きな矩形断面のトンネルのセグメントの組立が可能になるほか、これらの異型断面トンネルの中柱等の、通常のエレクタでは組立が困難な部分の組立を行うことができる。また、隣り合うセグメントエレクタ装置のどちらでも中柱を組み立てでき、セグメント組立順序を柔軟に設定できるので組み立て能率が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を、図を参照しながら説明する。なお、本発明においては、以降特にことわりのない限り、左右方向とはシールド掘進機後方から見た場合の左右を表わし、前後方向とはトンネルの長手方向を表わすこととする。また、セグメント組立時のエレクタ装置の旋回リングの回転方向に沿った方向の動きを旋回方向の動きと表現する。
図１は、本発明に係る実施形態のエレクタをシールド掘進機４０の後方から見た断面図である。図２は、図１のＺ視図である。同一構造の左エレクタ４１及び右エレクタ４２の２基のエレクタが設置されている。左右エレクタ４１，４２は同一構造であるので、左エレクタ４１の構成要素にのみ符号を付けて代表させて説明する。
【００１４】
左エレクタ４１は、旋回リング４３、左右一対の昇降フレーム４４、前後摺動フレーム４５、左右摺動フレーム４６、ローリング屈曲フレーム４７、左右微旋回フレーム４８、及びセグメント把持部４９を主構成要素として有している。
旋回リング４３は、エレクタ装置の各構成要素及びセグメントの重量を支持し、シールド掘進機４０の支持フレーム４０ａに軸受を介して旋回自在に支承されている。
【００１５】
旋回リング４３の左右には、旋回リング４３の半径方向に摺動自在な昇降フレーム４４が１つずつ装着されている。これら昇降フレーム４４，４４の下部間には前後摺動フレーム４５が昇降フレーム４４，４４に対して前後摺動自在に取り付けられていて、この前後摺動フレーム４５は、前記一対の昇降フレーム４４，４４間に架け渡した梁としての構造を有する。即ち、左右一対の昇降フレーム４４，４４と前後摺動フレーム４５とにより略門型のフレームを構成しており、この略門型のフレームは全体として旋回リング４３の半径方向に摺動自在である（以降、エレクタのこの方向の動きを昇降方向の動きと表現する）。さらに、この略門型のフレームはその角部が出っ張らない形状とされ、フレーム旋回時に既設セグメントと干渉しないようにしてある。
【００１６】
門型フレームの梁としての前後摺動フレーム４５上には左右に摺動自在に左右摺動フレーム４６が装着される。さらに、この左右摺動フレーム４６から後方に向けて突出した支持軸６１にローリング屈曲フレーム４７が装着されていて、ローリング屈曲フレーム４７は支持軸６１を中心に左右に屈曲（揺動）自在とされる。（以下、このローリング屈曲フレームのこの方向の動きをローリング屈曲と呼ぶ）
ローリング屈曲フレーム４７上には、さらに左右方向に数十ｍｍ程度摺動自在な左右微旋回フレーム４８が装着されている。ここでこのフレームはセグメント組立時に旋回方向の微調整を行うという意味で「左右微旋回」という名称を与えているだけであって、実際に旋回可能な構造を有しているわけではない。この微調整機構により、セグメントの微妙な位置合わせを容易に行うことができる。
このように、左エレクタ４１は、旋回、昇降、前後、左右、ローリング屈曲、左右微旋回の６自由度を有している。
【００１７】
図３〜図６により、各摺動部を駆動するアクチュエータを含め、エレクタの構成をより詳細に説明する。
図３は、図２を拡大してより詳細に説明するための図である。図３に示すように、旋回リング４３は、外輪５０ａがシールド掘進機４０に取着された旋回軸受の内輪５０ｂに取着され、内輪５０ｂの内側に形成された歯が図示しないアクチュエータに取着されたピニオンギアとかみ合っている。
昇降フレーム４４は、旋回リング４３上に装着された昇降ガイド５１ａ上を摺動する昇降部材５１ｂに取り付けられていて、昇降フレーム４４を旋回リング４３に対して昇降させる昇降用シリンダ５２が、ロッド側を旋回リング４３に、チューブ側を昇降フレーム４４にそれぞれピン結合されている。
左右一対の昇降フレーム４４，４４間をつなぐ梁部材としての前後摺動フレーム４５は、昇降フレーム４４の下面に前後方向に取着されている前後摺動ガイド５３ａに沿って摺動する前後摺動部材５３ｂに取着されていて、前後摺動フレーム４５を昇降フレーム４４に対して前後に移動させる前後摺動用シリンダ５４が、ロッド側を昇降フレーム４４に、チューブ側を前後摺動フレーム４５にそれぞれピン結合されている。
【００１８】
図４に基づいて、梁部材としての前後摺動フレーム４５と左右摺動フレーム４６との関係を説明する。図４（ａ）は、図３のＹ−Ｙ視図であり、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、それぞれ図４（ａ）のＤ−Ｄ視図、Ｅ−Ｅ視図である。
左右摺動フレーム４６は、前後摺動フレーム４５の後面部に取着されている左右摺動ガイド５５ａの上を摺動する左右摺動部材５５ｂに取着されている。左右摺動フレーム４６を前後摺動フレーム４５に対して左右に移動させる左右摺動シリンダ５６が、前後摺動フレーム４５の下面に配設されている。なお、左右摺動用シリンダ５６は、合計４本ある（５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ）。
図４（ａ）に示すように、左右摺動フレーム４６を前後摺動フレーム４５に対して左右方向に移動させる後方上側シリンダ５６ａ及び後方下側シリンダ５６ｂのロッド側が、互いに対向するように隣接して上下に左右摺動フレーム４６に取着されている。
【００１９】
図４（ｂ）に示すように、チューブ側が前後摺動フレーム４５に取着されている前方上側シリンダ５６ｃと、後方上側シリンダ５６ａとは隣接して平行に配設されている。前方上側シリンダ５６ｃのロッド側は、上側ブラケット５７を介して後方上側シリンダ５６ａのチューブ側に連結されていて、後方上側シリンダ５６ａのロッド側は、左右摺動フレーム４６に連結されている。
また同様に、図４（ｃ）に示すように、チューブ側が前後摺動フレーム４５に取着されている前方下側シリンダ５６ｄと、後方下側シリンダ５６ｂとは隣接して平行に配設されている。前方下側シリンダ５６ｄのロッド側は、下側ブラケット５８を介して後方下側シリンダ５６ｂのチューブ側に連結されていて、後方下側シリンダ５６ｂのロッド側は、左右摺動フレーム４６に連結されている。
【００２０】
次に、ローリング屈曲フレーム４７の構成を説明する。
図３に示すように、ローリング屈曲フレーム４７は、軸受６０を介して支持軸６１に支持される。図５はエレクタ装置を拡大して示す正面図であり、図６は図５のＸ視図である。図５、図６に示すように、ローリング屈曲フレーム４７を左右摺動フレーム４６に対して屈曲させるための２つの屈曲用シリンダ６３，６３がトラニオン支持方式により左右摺動フレーム４６に左右対称に取り付けられていて、各シリンダ６３のロッドの先端はローリング屈曲フレーム４７に回転自在に取り付けられている。
【００２１】
さらに、ローリング屈曲フレーム４７の下面には微旋回用摺動ガイド６２ａが設けられ、このガイド６２ａ上を摺動する微旋回用摺動部材６２ｂを介して左右微旋回フレーム４８が左右摺動自在に装着される。ローリング屈曲フレーム４７と左右微旋回フレーム４８との間には両ロッド型の微旋回用シリンダ６５が設けてあり、そのロッドの両端がローリング屈曲フレーム４７に、チューブが左右微旋回フレーム４８にそれぞれ装着される。
【００２２】
左右微旋回フレーム４８の下面には、セグメントを把持するセグメント把持部４９が設けられる。セグメント把持部４９は、左右微旋回フレーム４８の下面の略中央に下向きに突出する吊り部７１と、この吊り部７１の周りに下向きに配した４本の振れ止用シリンダ６７と、振れ止用シリンダ６７の先端に装着した振れ止具６８とからなる。吊り部７１には固定孔６６が設けられている。
なお、左右摺動フレーム４６、ローリング屈曲フレーム４７、左右微旋回フレーム４８及びセグメント把持部４９を合わせてセグメント把持装置と呼ぶ。
また、図３に示すように、左右微旋回フレーム４８の後端面には、吊り具取外し装置６９が装着されている。なお、吊り具取外し装置６９は、図１及び図５では省略のため図示していない。
【００２３】
次に、以上説明した構成を有する左エレクタ４１の作動を説明する。
図示しないアクチュエータにより旋回軸受の内輪５０ｂが回転されることにより、内輪５０ｂに取着されている旋回リング４３は旋回する。また、昇降フレーム４４は、昇降用シリンダ５２を伸縮させることにより、旋回リング４３に対して昇降ガイド５１ａ及び昇降部材５１ｂ間で摺動して昇降する。また、前後摺動フレーム４５は、前後摺動用シリンダ５４を伸縮させることにより、昇降フレーム４４に対して前後摺動ガイド５３ａ及び前後摺動部材５３ｂ間で摺動して前後方向に移動する。
【００２４】
ここで、図７、図８により、左右摺動フレーム４６の左右摺動用シリンダ５６による作動を説明する。
図７は、前後摺動フレーム４５、左右摺動フレーム４６及び左右摺動用シリンダ５６の配置を概念的に示し、また左右摺動用シリンダ５６の油圧回路を示す。ａ，ｂ，ｃの３位置を有する切換弁７３のＡａポートは、第１チェック弁７６を介して後方上側シリンダ５６ａのヘッド室、前方下側シリンダ５６ｄのヘッド室、後方下側シリンダ５６ｂのボトム室及び前方上側シリンダ５６ｃのボトム室に接続されている。切換弁７３のＢｂポートは、第２チェック弁７７を介して後方下側シリンダ５６ｂのヘッド室、前方上側シリンダ５６ｃのヘッド室、後方上側シリンダ５６ａのボトム室及び前方下側シリンダ５６ｄのボトム室に接続されている。切換弁７３のｂ位置の作動時は、Ａａポート、Ｂｂポート及びＴポートが連通される。また、ａ位置の作動時は、Ｐポートから切換弁７３に流入する油圧ポンプ７４の吐出油は、Ａａポートから左右摺動用シリンダ５６に流入する。ｃ位置の作動時には、油圧ポンプ７４の吐出油はＢｂポートから左右摺動用シリンダ５６に流入する。
【００２５】
図８は、図７において、左右摺動フレーム４６が中立位置、右位置及び左位置にあるときの左右摺動用シリンダ５６の作動位置を示す。
図７に示した切換弁７３のｂ位置の作動時には、第１チェック弁７６及び第２チェック弁７７により左右摺動用シリンダ５６内の油は閉じ込められ、左右摺動フレーム４６は中立位置を保持している。切換弁７３のｃ位置の作動時には、油圧ポンプ７４の吐出油は、Ｂｂポート及び第２チェック弁７７を介して、後方下側シリンダ５６ｂ及び前方上側シリンダ５６ｃのヘッド室に、また後方上側シリンダ５６ａ及び前方下側シリンダ５６ｄのボトム室にそれぞれ流入する。そして、後方上側シリンダ５６ａ及び前方下側シリンダ５６ｄのヘッド室、また後方下側シリンダ５６ｂ及び前方上側シリンダ５６ｃのボトム室の油は、Ａａポートを介してタンク７５にドレンされる。これにより、左右摺動フレーム４６は、図８（ｂ）に示すように右方向の位置に移動する。
切換弁７３のａ位置を作動させて、左右摺動フレーム４６を図８（ｃ）に示す左方に移動させるときの切換弁７３からの吐出油の流れは、ｂ位置が作動したときと逆であるので、ここでは説明を省略する。
【００２６】
図９により、ローリング屈曲フレーム４７のローリング屈曲の作動を説明する。
図９（ｂ）に示すように、図示しない切換弁により、左のローリング屈曲用シリンダ６３のボトム室及び右のローリング屈曲用シリンダ６３のヘッド室に送油すると、ローリング屈曲フレーム４７は支持軸６１を中心にして図９（ａ）に示す中立位置から時計回り方向（以降、ＣＷと呼ぶ）にローリング屈曲する。また、図９（ｃ）に示すように、右のローリング屈曲用シリンダ６３のボトム室及び左のローリング屈曲用シリンダ６３のヘッド室に送油すると、ローリング屈曲フレーム４７は支持軸６１を中心にして反時計回り方向（以降、ＣＣＷと呼ぶ）にローリング屈曲する。
【００２７】
次に、左右微旋回フレーム４８は、微旋回用シリンダ６５に図示しない切換弁から送油して左右に作動させることにより、ローリング屈曲フレーム４７に対して微旋回用摺動ガイド６２ａ及び微旋回用摺動部材６２ｂ間で摺動して左右微摺動する。
【００２８】
次にセグメント把持部４９及び吊り具取り外し装置６９の作動を説明する。
セグメントに取り付けられた吊り金具のピン孔と、図５に示す吊り部７１の固定孔６６とを重合させてピンを挿入した後、振れ止用シリンダ６７を伸長させて止め金具６８を突っ張ってセグメントに密着させる。これにより、セグメントは、セグメント把持部４９に固定される。そして、左エレクタ４１は、昇降用シリンダ５２、前後摺動用シリンダ５４及び左右摺動用シリンダ５６等により、所定の組立位置に搬送し組み付ける。組み付けが完了すると、振れ止用シリンダ６７を縮退させて止め金具６８とセグメントとの密着を解除し、セグメントに取り付けられた吊り金具のピン孔と固定孔６６に挿入されていたピンを抜く。
セグメントに装着された吊り金具を取り外すときには、図３に示す吊り金具取外し装置６９を用いる。吊り具取り外し装置６９の取外し具７０のピン孔７２と、セグメントに取り付けられた吊り金具のピン孔とを重合させてピンを挿入し、吊り具取り外し装置６９内のアクチュエータにより取外し具７０を回転させて、セグメントにねじ込まれていた吊り金具を抜き取る。
【００２９】
次に、以上説明したこのエレクタを２台並列に配置して、中柱を有する略矩形断面のセグメントを組み立てる手順について説明する。
図１０に示すようにトンネル断面は、それぞれ左右２個ずつのＡ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｋの合計１２個のセグメント、上中柱台７９，下中柱台８０及び中柱７８により形成されている。
セグメントは、下左方からＣＷに左Ａ１、左Ｃ１、左Ａ２、左Ｃ２、左Ｋ、左Ｄ１、右Ａ１，右Ｃ１，右Ａ２，右Ｃ２，右Ｋ，右Ｄ１の順に配置され、断面の中央の上下に上中柱台７９、下中柱台８０が、また２個の中柱台７９，８０の間に中柱７８がそれぞれ配置される。
【００３０】
図１１〜図４４は、左エレクタ４１及び右エレクタ４２によるセグメントの１リング分の組立手順を示す手順図である。
図１１に示すように、左エレクタ４１は左Ａ１を、右エレクタ４２は右Ｄ１をそれぞれ組立開始し、所定位置に組立完了する。
次に、図１２〜図１４の手順で、左エレクタ４１は左Ｃ１を組み立てる。一方、右エレクタ４２は、図１２〜図１３の手順で右Ｋを組み立てる。図１４の手順で、右エレクタ４２は右Ｃ２の組立を開始し、図１６の手順で右Ｃ２の組立を完了する。右Ｃ２の組立完了後、右エレクタ４２は図１７に示す昇降フレーム４４が略水平状態の待機位置に図１９の手順まで待機する。
図１４に示す手順で左エレクタ４１による左Ｃ１の組立が完了すると、図１５に示す手順で、左エレクタ４１は左Ａ２の組立を開始し、図１９に示す手順で組立完了する。
【００３１】
図２０に示す手順では、左エレクタ４１は左Ｃ２を、右エレクタ４２は右Ａ２をそれぞれ組立開始する。図２２の手順で左Ｃ２を組立完了した左エレクタ４１は、図２９の手順まで待機位置に待機する。なお、右エレクタ４２は、図２３の手順で右Ａ２の組立を完了する。
この後、右エレクタ４２は、図２４〜図２６の手順で右Ｃ１を、図２７〜図２９の手順で右Ａ１をそれぞれ組み立てる。
右Ａ１の組立を完了した右エレクタ４２は、この後、図３０〜図４４に示すように、１リング分の組立が完了するまで待機位置に待機したままである。一方、左エレクタ４１は、図３０〜図３３の手順で左Ｄ１を、図３４〜図３６の手順で左Ｋを、図３７〜図４４の手順で中柱７８をそれぞれ組み立てて１リング分のセグメント組立を完了する。
【００３２】
ここで、異型断面の隅部を形成する左Ｃ２、中央部を形成する左Ｄ１及び中柱７８を例とし、それらのセグメントの左エレクタ４１による組立手順を詳しく説明する。
まず、図２０〜図２２により左Ｃ２の組立手順を説明する。
図２０、図２１に示すように、左Ｃ２を把持したセグメント把持部４９を上昇させ、ＣＣＷに旋回させる。図２２に示すようにセグメントが異型断面の上部に達したときから、左Ｃ２が所定の組立位置に近づくようにセグメント把持部４９を旋回リング４３に対して上昇させる。そして、セグメント把持部４９を前後摺動フレーム４５に対して左に移動させると共にＣＣＷにローリング屈曲させて左Ｃ２の姿勢を所定の位置の姿勢に合わせて組み立てる。
【００３３】
次に図３０〜図３３により、上中柱台７９を予め取着しておいた左Ｄ１の組立手順を説明する。
図３０に示すように、左Ｄ１の端部を把持したセグメント把持部４９を図３１に示すように上昇させ、図３２に示すようにＣＣＷに旋回させる。左Ｄ１の最高位置が異型断面に干渉する手前で旋回を停止し、図３３に示すように、ＣＣＷにローリング屈曲させると共に右方向に移動させる。その後、昇降フレーム４４を上昇させ、左右摺動、ローリング屈曲及び左右微旋回の自由度を微調整しながら組み立てる。
【００３４】
次に、図３７〜図４４により、中柱７８の組立手順を説明する。
図３７、図３８に示すように、中柱７８の中央部を把持したセグメント把持部４９を上昇させ、図３９に示すようにＣＣＷに旋回させる。昇降フレーム４４が略水平になったら旋回を停止し、図４０に示すように中柱７８を鉛直に近い状態になるまでＣＣＷにローリング屈曲させる。そして、作業員は、既に組み立てられている右Ｄ１の上に下中柱台８０を組み立てる。次に、図４１、図４２に示すように、中柱７８が上中柱台７９及び下中柱台８０に干渉しないように、ＣＣＷに旋回させて、中柱７８を一旦右エレクタ４２の作業範囲に入れる。最後に、図４３，図４４に示すように、ＣＷに旋回して昇降フレーム４４を略水平に設定すると共に、ＣＣＷにローリング屈曲させて中柱７８を鉛直状態にする。そして、昇降フレーム４４により、中柱７８を上中柱台７９と下中柱台８０との間に引き込んで組立を完了する。
【００３５】
このように、左エレクタ４１は、左右摺動フレーム４６が前後摺動フレーム４５に対して左右に移動でき、かつセグメント把持部４９が左右摺動フレーム４６に対してローリング屈曲できるので、左Ｃ２、左Ｄ１、中柱７８等のセグメントを組み付ける遠距離の位置にも容易に接近できる。また、セグメント把持部４９は、ローリング屈曲フレーム４７の下面で左右に微摺動できるので自由度が高く、各セグメントの組み付ける姿勢も容易に設定できる。さらに、門型に形成されている左エレクタ４１は、剛性が高くセグメント組立中に撓んだり、振動することがない。これにより、異型断面の大重量でしかも隅部のセグメント及びエレクタ４１から最遠距離の中柱７８等でも容易に組み立てできる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、旋回リング４３上に設けた昇降ガイド５１ａ上を昇降フレーム４４が昇降する構成としたが、これに限らず、旋回リング４３上の左右に設けた一対のフレーム内に昇降ロッドを摺動自在に貫通させ、これら昇降ロッド間に梁状フレームを架け渡した構成とすることも可能である。当然ながらこの場合には、これらのフレームや昇降ロッドを昇降フレーム４４の構成要素とみなすことができる。ただし、前後方向の大きな摺動を必要とする場合には、本実施形態のような構成の方が剛性を高めることができて有利である。
【００３７】
以上本発明によれば、エレクタは、旋回リングの半径方向に摺動自在に支持される左右一対の昇降フレームと、左右一対の昇降フレーム間をつなぐ梁部材（実施形態での前後摺動フレーム４５）とにより門型となるようにフレームを構成している。これにより、両持ち構造の高い剛性を有する支持フレームを備えたエレクタが得られ、セグメント組立時でも撓んだり振動したりしにくいので、大重量のセグメントでも容易に組立できる。また、セグメントを安定に保持できるので、旋回、左右、前後等の動作がスムーズとなり優れた作業性が得られる。
また、セグメント把持部は、前記梁部材上を左右摺動自在に、かつローリング屈曲自在に取着されている。これにより、セグメント把持部は、前記梁部材の端部まで移動でき、異型断面に設置されているエレクタから遠距離にあるセグメントの組立位置にも容易に接近できる。また、ローリング屈曲により特定の作業位置での作業に適したセグメント姿勢を容易に設定できるので、異型断面のセグメント組立作業能率が向上する。
さらに、異型断面のシールド掘進機内に本発明のセグメントエレクタ装置を複数台、その作業範囲が少なくとも１部分重なるように配列することにより、複円断面や、縦横の辺の比率が大きな矩形断面のトンネルのセグメントの組立が可能になるほか、これらの異型断面トンネルの中柱等の、通常のエレクタでは組立が困難な部分の組立を行うことができる。また、隣り合うエレクタのどちらでも中柱を組み立てでき、セグメント組立順序を柔軟に設定できるので組み立て能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のエレクタ装置の正面図である。
【図２】図１のＺ視図である。
【図３】本実施形態のエレクタ装置の側面の詳細図である。
【図４】左右摺動用シリンダの配置の説明図である。
【図５】エレクタ装置を拡大して示す正面図である。
【図６】図６のＸ視図である。
【図７】左右摺動用シリンダの油圧回路図である。
【図８】左右摺動用シリンダの作動説明図である。
【図９】ローリング屈曲シリンダの作動説明図である。
【図１０】例として説明するシールドの異型断面図である。
【図１１】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１２】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１３】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１４】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１５】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１６】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１７】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１８】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１９】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２０】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２１】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２２】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２３】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２４】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２５】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２６】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２７】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２８】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２９】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３０】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３１】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３２】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３３】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３４】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３５】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３６】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３７】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３８】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３９】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４０】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４１】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４２】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４３】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４４】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４５】従来技術のエレクタの正面図である。
【符号の説明】
４０…シールド掘進機、４１…左エレクタ、４２…右エレクタ、４３旋回リング、４４…昇降フレーム、４５…前後摺動フレーム、４６…左右摺動フレーム、４７…ローリング屈曲フレーム、４８…左右微旋回フレーム、４９…セグメント把持部、５２…昇降用シリンダ、５４…前後摺動用シリンダ、５６…左右摺動用シリンダ、５６ａ…後方上側シリンダ、５６ｂ…後方下側シリンダ、５６ｃ…前方上側シリンダ、５６ｄ…前方下側シリンダ、５７…上側ブラケット、５８…下側ブラケット、５９…ローリング屈曲フレーム、６０…ローリング屈曲軸受、６３…ローリング屈曲用シリンダ、６５…微旋回用シリンダ、６７…振れ止用シリンダ、６８…振れ止具、６９…吊り具取り外し装置、７０…取外し具、７１…吊り部、７８…中柱、７９…上中柱台、８０…下中柱台。
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機等で掘削された異型断面トンネルのセグメントを組み立てるセグメントエレクタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
最近、円形以外の異型断面を有するトンネルの需要が増えていて、トンネルを掘進しながらセグメントを組み立てるシールド掘進機による作業においては、異型断面用のセグメントを容易に組み立てられるエレクタが要望されている。このような要望に応えたエレクタの例として、特開平９−２３５９９９号公報に開示されたものがある。同エレクタを図４５により説明する。
【０００３】
図４５に示すように、シールド本体２に同一構造の左右２基のエレクタ２０Ａ、２０Ｂが設置されている。エレクタ２０Ａは、エレクタリング２１、エレクタアーム２６、押付ビーム２８及び揺動アーム３１を有している。エレクタリング２１は、シールド本体２の内周に沿って配置されたガイドローラ２２により案内されている。エレクタアーム２６は、エレクタリング２１上の旋回中心に対する片側位置にシールド本体２の後方に向けて突出して設けられている。押付ビーム２８は、ガイドロッド２９により案内されながら、図示しない押付ジャッキによりエレクタリング２１の円周に対し略接線方向に摺動させられ、かつ回り止めされている。揺動アーム３１は、押付ビーム２８の先端に揺動ピン３２を介して揺動可能に取り付けられていて、押付ビーム２８に装備されている姿勢制御ジャッキ３３により揺動させられ、エレクタリング２１の軸線方向に直角な平面内で押付ビーム２８に対する傾きを変えられるようになっている。揺動アーム３１には、セグメントを把持するセグメン把持部３８が前後にスライド自在に設けられている。
【０００４】
図４５は、セグメン把持部３８が一例として下部キーセグメント１ｃを把持し持ち上げた状態を示している。セグメント１ｃは、エレクタリング２１を旋回させ、セグメン把持部３８を前後にスライドさせ、また押付ジャッキ及び姿勢制御ジャッキ３３により所定の組立位置に搬送し組み立てられる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記特開平９−２３５９９９号公報に記載のエレクタは、セグメント重量や、セグメント把持部・押付ビーム等のエレクタ構成部材の重量は、すべて１本の支持部材（エレクタアーム）により支える、いわゆる片持ち式の構成となっており、重量の大きなセグメントへの適用は困難である。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、異型断面用の大重量のセグメントを容易に組み立てできるセグメントエレクタ装置及びこれを用いたシールド掘進機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、作用及び効果】
上記の目的を達成するために、第１発明は、装置全体を支持する旋回リングを旋回してセグメントの組立を行うシールド掘進機のエレクタ装置であって、前記旋回リング上に、前記旋回リングの接線方向に進退自在な左右一対の昇降フレームを設け、前記一対の昇降フレーム間に梁状フレームを架け渡すことにより、前記一対のフレームと前記梁状フレームとが全体として略門型となるよう構成し、前記梁状フレームに左右摺動ガイドを介して左右摺動フレームを設け、前記梁状フレームに対し左右摺動フレームを左右に摺動させるための左右摺動用シリンダを設け、前記左右摺動シリンダは、チューブ側が前記梁状フレームに取着される第一のシリンダと、前記第一のシリンダに隣接して平行に配設され、そのチューブ側が前記第一のシリンダのロッド側に連結される第二のシリンダとのセットからなり、前記左右摺動フレームに、左右屈曲自在に設けたローリング屈曲フレームを介してセグメント把持部を装着した構成である。
【０００８】
第１発明によれば、セグメントエレクタ装置は、左右一対の昇降フレームと、左右一対の昇降フレーム間をつなぐ梁部材とにより門型となるようにフレームを構成しているので剛性が高い。そして、セグメント重量は、左右の昇降フレームで安定して支持されるためにセグメント組立中にエレクタの構造部材が撓んだり、振動したりしにくい。従って、大重量セグメントの組立にも適用できる。また、セグメント把持装置は、梁部材上を左右に移動できてかつ左右に揺動できるため、セグメント把持姿勢の自由度が大きい。従って、例えば矩形断面トンネルの隅部のセグメント等の、通常のエレクタでは組み立てが困難な部分の組立にも対応することができる。また、異型断面トンネルにおいてセグメントの厚みが大きく、セグメント組立時のセグメント取り回しスペースが大きく制限される場合でも、セグメント把持姿勢の自由度が大きくとれることにより、既設セグメントに干渉することなく組み立てを行うことができる。
また、左右摺動フレームが梁状フレームに対して左右に移動でき、ローリング屈曲フレームが左右摺動フレームに対してローリング屈曲できるので、セグメント把持部の自由度が高い。従って、セグメントを組立て場所に適合した姿勢に容易に設定できる。さらに、ローリング屈曲フレーム上で左右摺動自在のフレームが移動できセグメントの微妙な位置合わせを容易に行うことができるので組立能率が向上する。
【０００９】
第２発明は、第１発明のエレクタ装置において、前記左右摺動ガイドは、前記梁状フレームのトンネル後方側の面に設け、前記左右摺動用シリンダは、前記梁状フレームの下側の面に設けている。
【００１０】
第３発明は、第１発明または第２発明のエレクタ装置において、前記梁状フレームを、前記左右一対の昇降フレームに対し、トンネル前後方向に摺動可能に構成している。
【００１１】
第４発明は、第１発明から第３発明のいずれかのエレクタ装置を複数台並列に配列したことを特徴とするシールド掘進機である。
【００１２】
第４発明によれば、複円断面や、縦横の辺の比率が大きな矩形断面のトンネルのセグメントの組立が可能になるほか、これらの異型断面トンネルの中柱等の、通常のエレクタでは組立が困難な部分の組立を行うことができる。また、隣り合うセグメントエレクタ装置のどちらでも中柱を組み立てでき、セグメント組立順序を柔軟に設定できるので組み立て能率が向上する。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る実施形態を、図を参照しながら説明する。なお、本発明においては、以降特にことわりのない限り、左右方向とはシールド掘進機後方から見た場合の左右を表わし、前後方向とはトンネルの長手方向を表わすこととする。また、セグメント組立時のエレクタ装置の旋回リングの回転方向に沿った方向の動きを旋回方向の動きと表現する。
図１は、本発明に係る実施形態のエレクタをシールド掘進機４０の後方から見た断面図である。図２は、図１のＺ視図である。同一構造の左エレクタ４１及び右エレクタ４２の２基のエレクタが設置されている。左右エレクタ４１，４２は同一構造であるので、左エレクタ４１の構成要素にのみ符号を付けて代表させて説明する。
【００１４】
左エレクタ４１は、旋回リング４３、左右一対の昇降フレーム４４、前後摺動フレーム４５、左右摺動フレーム４６、ローリング屈曲フレーム４７、左右微旋回フレーム４８、及びセグメント把持部４９を主構成要素として有している。
旋回リング４３は、エレクタ装置の各構成要素及びセグメントの重量を支持し、シールド掘進機４０の支持フレーム４０ａに軸受を介して旋回自在に支承されている。
【００１５】
旋回リング４３の左右には、旋回リング４３の半径方向に摺動自在な昇降フレーム４４が１つずつ装着されている。これら昇降フレーム４４，４４の下部間には前後摺動フレーム４５が昇降フレーム４４，４４に対して前後摺動自在に取り付けられていて、この前後摺動フレーム４５は、前記一対の昇降フレーム４４，４４間に架け渡した梁としての構造を有する。即ち、左右一対の昇降フレーム４４，４４と前後摺動フレーム４５とにより略門型のフレームを構成しており、この略門型のフレームは全体として旋回リング４３の半径方向に摺動自在である（以降、エレクタのこの方向の動きを昇降方向の動きと表現する）。さらに、この略門型のフレームはその角部が出っ張らない形状とされ、フレーム旋回時に既設セグメントと干渉しないようにしてある。
【００１６】
門型フレームの梁としての前後摺動フレーム４５上には左右に摺動自在に左右摺動フレーム４６が装着される。さらに、この左右摺動フレーム４６から後方に向けて突出した支持軸６１にローリング屈曲フレーム４７が装着されていて、ローリング屈曲フレーム４７は支持軸６１を中心に左右に屈曲（揺動）自在とされる。（以下、このローリング屈曲フレームのこの方向の動きをローリング屈曲と呼ぶ）
ローリング屈曲フレーム４７上には、さらに左右方向に数十ｍｍ程度摺動自在な左右微旋回フレーム４８が装着されている。ここでこのフレームはセグメント組立時に旋回方向の微調整を行うという意味で「左右微旋回」という名称を与えているだけであって、実際に旋回可能な構造を有しているわけではない。この微調整機構により、セグメントの微妙な位置合わせを容易に行うことができる。
このように、左エレクタ４１は、旋回、昇降、前後、左右、ローリング屈曲、左右微旋回の６自由度を有している。
【００１７】
図３〜図６により、各摺動部を駆動するアクチュエータを含め、エレクタの構成をより詳細に説明する。
図３は、図２を拡大してより詳細に説明するための図である。図３に示すように、旋回リング４３は、外輪５０ａがシールド掘進機４０に取着された旋回軸受の内輪５０ｂに取着され、内輪５０ｂの内側に形成された歯が図示しないアクチュエータに取着されたピニオンギアとかみ合っている。
昇降フレーム４４は、旋回リング４３上に装着された昇降ガイド５１ａ上を摺動する昇降部材５１ｂに取り付けられていて、昇降フレーム４４を旋回リング４３に対して昇降させる昇降用シリンダ５２が、ロッド側を旋回リング４３に、チューブ側を昇降フレーム４４にそれぞれピン結合されている。
左右一対の昇降フレーム４４，４４間をつなぐ梁部材としての前後摺動フレーム４５は、昇降フレーム４４の下面に前後方向に取着されている前後摺動ガイド５３ａに沿って摺動する前後摺動部材５３ｂに取着されていて、前後摺動フレーム４５を昇降フレーム４４に対して前後に移動させる前後摺動用シリンダ５４が、ロッド側を昇降フレーム４４に、チューブ側を前後摺動フレーム４５にそれぞれピン結合されている。
【００１８】
図４に基づいて、梁部材としての前後摺動フレーム４５と左右摺動フレーム４６との関係を説明する。図４（ａ）は、図３のＹ−Ｙ視図であり、図４（ｂ）及び図４（ｃ）は、それぞれ図４（ａ）のＤ−Ｄ視図、Ｅ−Ｅ視図である。
左右摺動フレーム４６は、前後摺動フレーム４５の後面部に取着されている左右摺動ガイド５５ａの上を摺動する左右摺動部材５５ｂに取着されている。左右摺動フレーム４６を前後摺動フレーム４５に対して左右に移動させる左右摺動シリンダ５６が、前後摺動フレーム４５の下面に配設されている。なお、左右摺動用シリンダ５６は、合計４本ある（５６ａ，５６ｂ，５６ｃ，５６ｄ）。
図４（ａ）に示すように、左右摺動フレーム４６を前後摺動フレーム４５に対して左右方向に移動させる後方上側シリンダ５６ａ及び後方下側シリンダ５６ｂのロッド側が、互いに対向するように隣接して上下に左右摺動フレーム４６に取着されている。
【００１９】
図４（ｂ）に示すように、チューブ側が前後摺動フレーム４５に取着されている前方上側シリンダ５６ｃと、後方上側シリンダ５６ａとは隣接して平行に配設されている。前方上側シリンダ５６ｃのロッド側は、上側ブラケット５７を介して後方上側シリンダ５６ａのチューブ側に連結されていて、後方上側シリンダ５６ａのロッド側は、左右摺動フレーム４６に連結されている。
また同様に、図４（ｃ）に示すように、チューブ側が前後摺動フレーム４５に取着されている前方下側シリンダ５６ｄと、後方下側シリンダ５６ｂとは隣接して平行に配設されている。前方下側シリンダ５６ｄのロッド側は、下側ブラケット５８を介して後方下側シリンダ５６ｂのチューブ側に連結されていて、後方下側シリンダ５６ｂのロッド側は、左右摺動フレーム４６に連結されている。
【００２０】
次に、ローリング屈曲フレーム４７の構成を説明する。
図３に示すように、ローリング屈曲フレーム４７は、軸受６０を介して支持軸６１に支持される。図５はエレクタ装置を拡大して示す正面図であり、図６は図５のＸ視図である。図５、図６に示すように、ローリング屈曲フレーム４７を左右摺動フレーム４６に対して屈曲させるための２つの屈曲用シリンダ６３，６３がトラニオン支持方式により左右摺動フレーム４６に左右対称に取り付けられていて、各シリンダ６３のロッドの先端はローリング屈曲フレーム４７に回転自在に取り付けられている。
【００２１】
さらに、ローリング屈曲フレーム４７の下面には微旋回用摺動ガイド６２ａが設けられ、このガイド６２ａ上を摺動する微旋回用摺動部材６２ｂを介して左右微旋回フレーム４８が左右摺動自在に装着される。ローリング屈曲フレーム４７と左右微旋回フレーム４８との間には両ロッド型の微旋回用シリンダ６５が設けてあり、そのロッドの両端がローリング屈曲フレーム４７に、チューブが左右微旋回フレーム４８にそれぞれ装着される。
【００２２】
左右微旋回フレーム４８の下面には、セグメントを把持するセグメント把持部４９が設けられる。セグメント把持部４９は、左右微旋回フレーム４８の下面の略中央に下向きに突出する吊り部７１と、この吊り部７１の周りに下向きに配した４本の振れ止用シリンダ６７と、振れ止用シリンダ６７の先端に装着した振れ止具６８とからなる。吊り部７１には固定孔６６が設けられている。
なお、左右摺動フレーム４６、ローリング屈曲フレーム４７、左右微旋回フレーム４８及びセグメント把持部４９を合わせてセグメント把持装置と呼ぶ。
また、図３に示すように、左右微旋回フレーム４８の後端面には、吊り具取外し装置６９が装着されている。なお、吊り具取外し装置６９は、図１及び図５では省略のため図示していない。
【００２３】
次に、以上説明した構成を有する左エレクタ４１の作動を説明する。
図示しないアクチュエータにより旋回軸受の内輪５０ｂが回転されることにより、内輪５０ｂに取着されている旋回リング４３は旋回する。また、昇降フレーム４４は、昇降用シリンダ５２を伸縮させることにより、旋回リング４３に対して昇降ガイド５１ａ及び昇降部材５１ｂ間で摺動して昇降する。また、前後摺動フレーム４５は、前後摺動用シリンダ５４を伸縮させることにより、昇降フレーム４４に対して前後摺動ガイド５３ａ及び前後摺動部材５３ｂ間で摺動して前後方向に移動する。
【００２４】
ここで、図７、図８により、左右摺動フレーム４６の左右摺動用シリンダ５６による作動を説明する。
図７は、前後摺動フレーム４５、左右摺動フレーム４６及び左右摺動用シリンダ５６の配置を概念的に示し、また左右摺動用シリンダ５６の油圧回路を示す。ａ，ｂ，ｃの３位置を有する切換弁７３のＡａポートは、第１チェック弁７６を介して後方上側シリンダ５６ａのヘッド室、前方下側シリンダ５６ｄのヘッド室、後方下側シリンダ５６ｂのボトム室及び前方上側シリンダ５６ｃのボトム室に接続されている。切換弁７３のＢｂポートは、第２チェック弁７７を介して後方下側シリンダ５６ｂのヘッド室、前方上側シリンダ５６ｃのヘッド室、後方上側シリンダ５６ａのボトム室及び前方下側シリンダ５６ｄのボトム室に接続されている。切換弁７３のｂ位置の作動時は、Ａａポート、Ｂｂポート及びＴポートが連通される。また、ａ位置の作動時は、Ｐポートから切換弁７３に流入する油圧ポンプ７４の吐出油は、Ａａポートから左右摺動用シリンダ５６に流入する。ｃ位置の作動時には、油圧ポンプ７４の吐出油はＢｂポートから左右摺動用シリンダ５６に流入する。
【００２５】
図８は、図７において、左右摺動フレーム４６が中立位置、右位置及び左位置にあるときの左右摺動用シリンダ５６の作動位置を示す。
図７に示した切換弁７３のｂ位置の作動時には、第１チェック弁７６及び第２チェック弁７７により左右摺動用シリンダ５６内の油は閉じ込められ、左右摺動フレーム４６は中立位置を保持している。切換弁７３のｃ位置の作動時には、油圧ポンプ７４の吐出油は、Ｂｂポート及び第２チェック弁７７を介して、後方下側シリンダ５６ｂ及び前方上側シリンダ５６ｃのヘッド室に、また後方上側シリンダ５６ａ及び前方下側シリンダ５６ｄのボトム室にそれぞれ流入する。そして、後方上側シリンダ５６ａ及び前方下側シリンダ５６ｄのヘッド室、また後方下側シリンダ５６ｂ及び前方上側シリンダ５６ｃのボトム室の油は、Ａａポートを介してタンク７５にドレンされる。これにより、左右摺動フレーム４６は、図８（ｂ）に示すように右方向の位置に移動する。
切換弁７３のａ位置を作動させて、左右摺動フレーム４６を図８（ｃ）に示す左方に移動させるときの切換弁７３からの吐出油の流れは、ｂ位置が作動したときと逆であるので、ここでは説明を省略する。
【００２６】
図９により、ローリング屈曲フレーム４７のローリング屈曲の作動を説明する。
図９（ｂ）に示すように、図示しない切換弁により、左のローリング屈曲用シリンダ６３のボトム室及び右のローリング屈曲用シリンダ６３のヘッド室に送油すると、ローリング屈曲フレーム４７は支持軸６１を中心にして図９（ａ）に示す中立位置から時計回り方向（以降、ＣＷと呼ぶ）にローリング屈曲する。また、図９（ｃ）に示すように、右のローリング屈曲用シリンダ６３のボトム室及び左のローリング屈曲用シリンダ６３のヘッド室に送油すると、ローリング屈曲フレーム４７は支持軸６１を中心にして反時計回り方向（以降、ＣＣＷと呼ぶ）にローリング屈曲する。
【００２７】
次に、左右微旋回フレーム４８は、微旋回用シリンダ６５に図示しない切換弁から送油して左右に作動させることにより、ローリング屈曲フレーム４７に対して微旋回用摺動ガイド６２ａ及び微旋回用摺動部材６２ｂ間で摺動して左右微摺動する。
【００２８】
次にセグメント把持部４９及び吊り具取り外し装置６９の作動を説明する。
セグメントに取り付けられた吊り金具のピン孔と、図５に示す吊り部７１の固定孔６６とを重合させてピンを挿入した後、振れ止用シリンダ６７を伸長させて止め金具６８を突っ張ってセグメントに密着させる。これにより、セグメントは、セグメント把持部４９に固定される。そして、左エレクタ４１は、昇降用シリンダ５２、前後摺動用シリンダ５４及び左右摺動用シリンダ５６等により、所定の組立位置に搬送し組み付ける。組み付けが完了すると、振れ止用シリンダ６７を縮退させて止め金具６８とセグメントとの密着を解除し、セグメントに取り付けられた吊り金具のピン孔と固定孔６６に挿入されていたピンを抜く。
セグメントに装着された吊り金具を取り外すときには、図３に示す吊り金具取外し装置６９を用いる。吊り具取り外し装置６９の取外し具７０のピン孔７２と、セグメントに取り付けられた吊り金具のピン孔とを重合させてピンを挿入し、吊り具取り外し装置６９内のアクチュエータにより取外し具７０を回転させて、セグメントにねじ込まれていた吊り金具を抜き取る。
【００２９】
次に、以上説明したこのエレクタを２台並列に配置して、中柱を有する略矩形断面のセグメントを組み立てる手順について説明する。
図１０に示すようにトンネル断面は、それぞれ左右２個ずつのＡ１，Ａ２，Ｃ１，Ｃ２，Ｄ１，Ｋの合計１２個のセグメント、上中柱台７９，下中柱台８０及び中柱７８により形成されている。
セグメントは、下左方からＣＷに左Ａ１、左Ｃ１、左Ａ２、左Ｃ２、左Ｋ、左Ｄ１、右Ａ１，右Ｃ１，右Ａ２，右Ｃ２，右Ｋ，右Ｄ１の順に配置され、断面の中央の上下に上中柱台７９、下中柱台８０が、また２個の中柱台７９，８０の間に中柱７８がそれぞれ配置される。
【００３０】
図１１〜図４４は、左エレクタ４１及び右エレクタ４２によるセグメントの１リング分の組立手順を示す手順図である。
図１１に示すように、左エレクタ４１は左Ａ１を、右エレクタ４２は右Ｄ１をそれぞれ組立開始し、所定位置に組立完了する。
次に、図１２〜図１４の手順で、左エレクタ４１は左Ｃ１を組み立てる。一方、右エレクタ４２は、図１２〜図１３の手順で右Ｋを組み立てる。図１４の手順で、右エレクタ４２は右Ｃ２の組立を開始し、図１６の手順で右Ｃ２の組立を完了する。右Ｃ２の組立完了後、右エレクタ４２は図１７に示す昇降フレーム４４が略水平状態の待機位置に図１９の手順まで待機する。
図１４に示す手順で左エレクタ４１による左Ｃ１の組立が完了すると、図１５に示す手順で、左エレクタ４１は左Ａ２の組立を開始し、図１９に示す手順で組立完了する。
【００３１】
図２０に示す手順では、左エレクタ４１は左Ｃ２を、右エレクタ４２は右Ａ２をそれぞれ組立開始する。図２２の手順で左Ｃ２を組立完了した左エレクタ４１は、図２９の手順まで待機位置に待機する。なお、右エレクタ４２は、図２３の手順で右Ａ２の組立を完了する。
この後、右エレクタ４２は、図２４〜図２６の手順で右Ｃ１を、図２７〜図２９の手順で右Ａ１をそれぞれ組み立てる。
右Ａ１の組立を完了した右エレクタ４２は、この後、図３０〜図４４に示すように、１リング分の組立が完了するまで待機位置に待機したままである。一方、左エレクタ４１は、図３０〜図３３の手順で左Ｄ１を、図３４〜図３６の手順で左Ｋを、図３７〜図４４の手順で中柱７８をそれぞれ組み立てて１リング分のセグメント組立を完了する。
【００３２】
ここで、異型断面の隅部を形成する左Ｃ２、中央部を形成する左Ｄ１及び中柱７８を例とし、それらのセグメントの左エレクタ４１による組立手順を詳しく説明する。
まず、図２０〜図２２により左Ｃ２の組立手順を説明する。
図２０、図２１に示すように、左Ｃ２を把持したセグメント把持部４９を上昇させ、ＣＣＷに旋回させる。図２２に示すようにセグメントが異型断面の上部に達したときから、左Ｃ２が所定の組立位置に近づくようにセグメント把持部４９を旋回リング４３に対して上昇させる。そして、セグメント把持部４９を前後摺動フレーム４５に対して左に移動させると共にＣＣＷにローリング屈曲させて左Ｃ２の姿勢を所定の位置の姿勢に合わせて組み立てる。
【００３３】
次に図３０〜図３３により、上中柱台７９を予め取着しておいた左Ｄ１の組立手順を説明する。
図３０に示すように、左Ｄ１の端部を把持したセグメント把持部４９を図３１に示すように上昇させ、図３２に示すようにＣＣＷに旋回させる。左Ｄ１の最高位置が異型断面に干渉する手前で旋回を停止し、図３３に示すように、ＣＣＷにローリング屈曲させると共に右方向に移動させる。その後、昇降フレーム４４を上昇させ、左右摺動、ローリング屈曲及び左右微旋回の自由度を微調整しながら組み立てる。
【００３４】
次に、図３７〜図４４により、中柱７８の組立手順を説明する。
図３７、図３８に示すように、中柱７８の中央部を把持したセグメント把持部４９を上昇させ、図３９に示すようにＣＣＷに旋回させる。昇降フレーム４４が略水平になったら旋回を停止し、図４０に示すように中柱７８を鉛直に近い状態になるまでＣＣＷにローリング屈曲させる。そして、作業員は、既に組み立てられている右Ｄ１の上に下中柱台８０を組み立てる。次に、図４１、図４２に示すように、中柱７８が上中柱台７９及び下中柱台８０に干渉しないように、ＣＣＷに旋回させて、中柱７８を一旦右エレクタ４２の作業範囲に入れる。最後に、図４３，図４４に示すように、ＣＷに旋回して昇降フレーム４４を略水平に設定すると共に、ＣＣＷにローリング屈曲させて中柱７８を鉛直状態にする。そして、昇降フレーム４４により、中柱７８を上中柱台７９と下中柱台８０との間に引き込んで組立を完了する。
【００３５】
このように、左エレクタ４１は、左右摺動フレーム４６が前後摺動フレーム４５に対して左右に移動でき、かつセグメント把持部４９が左右摺動フレーム４６に対してローリング屈曲できるので、左Ｃ２、左Ｄ１、中柱７８等のセグメントを組み付ける遠距離の位置にも容易に接近できる。また、セグメント把持部４９は、ローリング屈曲フレーム４７の下面で左右に微摺動できるので自由度が高く、各セグメントの組み付ける姿勢も容易に設定できる。さらに、門型に形成されている左エレクタ４１は、剛性が高くセグメント組立中に撓んだり、振動することがない。これにより、異型断面の大重量でしかも隅部のセグメント及びエレクタ４１から最遠距離の中柱７８等でも容易に組み立てできる。
【００３６】
なお、本実施形態においては、旋回リング４３上に設けた昇降ガイド５１ａ上を昇降フレーム４４が昇降する構成としたが、これに限らず、旋回リング４３上の左右に設けた一対のフレーム内に昇降ロッドを摺動自在に貫通させ、これら昇降ロッド間に梁状フレームを架け渡した構成とすることも可能である。当然ながらこの場合には、これらのフレームや昇降ロッドを昇降フレーム４４の構成要素とみなすことができる。ただし、前後方向の大きな摺動を必要とする場合には、本実施形態のような構成の方が剛性を高めることができて有利である。
【００３７】
以上本発明によれば、エレクタは、旋回リングの半径方向に摺動自在に支持される左右一対の昇降フレームと、左右一対の昇降フレーム間をつなぐ梁部材（実施形態での前後摺動フレーム４５）とにより門型となるようにフレームを構成している。これにより、両持ち構造の高い剛性を有する支持フレームを備えたエレクタが得られ、セグメント組立時でも撓んだり振動したりしにくいので、大重量のセグメントでも容易に組立できる。また、セグメントを安定に保持できるので、旋回、左右、前後等の動作がスムーズとなり優れた作業性が得られる。
また、セグメント把持部は、前記梁部材上を左右摺動自在に、かつローリング屈曲自在に取着されている。これにより、セグメント把持部は、前記梁部材の端部まで移動でき、異型断面に設置されているエレクタから遠距離にあるセグメントの組立位置にも容易に接近できる。また、ローリング屈曲により特定の作業位置での作業に適したセグメント姿勢を容易に設定できるので、異型断面のセグメント組立作業能率が向上する。
さらに、異型断面のシールド掘進機内に本発明のセグメントエレクタ装置を複数台、その作業範囲が少なくとも１部分重なるように配列することにより、複円断面や、縦横の辺の比率が大きな矩形断面のトンネルのセグメントの組立が可能になるほか、これらの異型断面トンネルの中柱等の、通常のエレクタでは組立が困難な部分の組立を行うことができる。また、隣り合うエレクタのどちらでも中柱を組み立てでき、セグメント組立順序を柔軟に設定できるので組み立て能率が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態のエレクタ装置の正面図である。
【図２】図１のＺ視図である。
【図３】本実施形態のエレクタ装置の側面の詳細図である。
【図４】左右摺動用シリンダの配置の説明図である。
【図５】エレクタ装置を拡大して示す正面図である。
【図６】図６のＸ視図である。
【図７】左右摺動用シリンダの油圧回路図である。
【図８】左右摺動用シリンダの作動説明図である。
【図９】ローリング屈曲シリンダの作動説明図である。
【図１０】例として説明するシールドの異型断面図である。
【図１１】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１２】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１３】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１４】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１５】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１６】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１７】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１８】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図１９】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２０】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２１】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２２】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２３】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２４】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２５】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２６】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２７】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２８】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図２９】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３０】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３１】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３２】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３３】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３４】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３５】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３６】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３７】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３８】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図３９】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４０】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４１】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４２】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４３】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４４】セグメント組立手順を示す手順図である。
【図４５】従来技術のエレクタの正面図である。
【符号の説明】
４０…シールド掘進機、４１…左エレクタ、４２…右エレクタ、４３旋回リング、４４…昇降フレーム、４５…前後摺動フレーム、４６…左右摺動フレーム、４７…ローリング屈曲フレーム、４８…左右微旋回フレーム、４９…セグメント把持部、５２…昇降用シリンダ、５４…前後摺動用シリンダ、５６…左右摺動用シリンダ、５６ａ…後方上側シリンダ、５６ｂ…後方下側シリンダ、５６ｃ…前方上側シリンダ、５６ｄ…前方下側シリンダ、５７…上側ブラケット、５８…下側ブラケット、５９…ローリング屈曲フレーム、６０…ローリング屈曲軸受、６３…ローリング屈曲用シリンダ、６５…微旋回用シリンダ、６７…振れ止用シリンダ、６８…振れ止具、６９…吊り具取り外し装置、７０…取外し具、７１…吊り部、７８…中柱、７９…上中柱台、８０…下中柱台。
Claims (4)
- 装置全体を支持する旋回リングを旋回してセグメントの組立を行うシールド掘進機のエレクタ装置であって、
前記旋回リング上に、前記旋回リングの接線方向に進退自在な左右一対の昇降フレームを設け、
前記一対の昇降フレーム間に梁状フレームを架け渡すことにより、前記一対のフレームと前記梁状フレームとが全体として略門型となるよう構成し、
前記梁状フレームに左右摺動ガイドを介して左右摺動フレームを設け、
前記梁状フレームに対し左右摺動フレームを左右に摺動させるための左右摺動用シリンダを設け、
前記左右摺動シリンダは、チューブ側が前記梁状フレームに取着される第一のシリンダと、前記第一のシリンダに隣接して平行に配設され、そのチューブ側が前記第一のシリンダのロッド側に連結される第二のシリンダとのセットからなり、
前記左右摺動フレームに、左右屈曲自在に設けたローリング屈曲フレームを介してセグメント把持部を装着した
ことを特徴とするシールド掘進機のエレクタ装置。 - 前記左右摺動ガイドは、前記梁状フレームのトンネル後方側の面に設け、
前記左右摺動用シリンダは、前記梁状フレームの下側の面に設けた
ことを特徴とする請求項１に記載のエレクタ装置。 - 前記梁状フレームを、前記左右一対の昇降フレームに対し、トンネル前後方向に摺動可能に構成したことを特徴とする
請求項１または請求項２に記載のエレクタ装置。 - 請求項１から請求項３のいずれかに記載のエレクタ装置を複数台並列に配列したことを特徴とするシールド掘進機。
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