JP3924181B2 - セグメント供給装置及びトンネル掘削機 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設トンネルの内壁面にセグメントをリング状に組み立てるエレクタ装置へ前記セグメントを供給するセグメント供給装置、並びにこのセグメント供給装置を搭載したシールド掘削機やトンネルボーリングマシン等のトンネル掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シールド掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能なカッタヘッドが回転自在に装着され、このカッタヘッドに多数のカッタビットが取付けられる一方、後部に掘削機本体を推進させる多数のシールドジャッキが装着されると共に、既設トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるエレクタ装置が装着されて構成されている。従って、カッタヘッドを回転させながらシールドジャッキを伸長させると、既設セグメントからの掘削反力を得て掘削機本体が推進しカッタヘッドが前方の地盤を掘削する一方、エレクタ装置がトンネル内壁面にセグメントを組み付けることで、トンネルを連続して構築できる。
【０００３】
このようなシールド掘削機にて、エレクタ装置は、掘削機本体の後部に旋回リングがトンネル周方向に沿って旋回可能に支持され、この旋回リングに昇降アームがトンネル径方向に沿って移動可能に支持され、この昇降アームの先端部にセグメントを保持可能な保持グリップが装着されて構成されている。従って、保持グリップは、まず、昇降して既設トンネル内に搬入されたセグメントを保持し、次に、所定の組み付け位置まで旋回し、再び昇降して保持したセグメントをトンネル内壁面に組み付ける。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようなエレクタ装置にあっては、保持グリップでセグメントを保持するにあたって、当該セグメントに予めねじ込まれた吊り金具に吊り用ピン（把持部材）を挿入するなどしてセグメントを保持していた。また、前記吊り用ピンの吊り金具に対する挿脱（着脱）を油圧ジャッキ（アクチュエータ）等で行ったりして自動化を図っている。
【０００５】
そして、前記吊り金具に吊り用ピンを挿入する際には、従来、吊り金具の頭部に取り付けた反射板をカメラ等で認識して画像処理にて把持操作をしたり、セグメント自体を油圧ジャッキによりセンタリングするなどして行っていた。
【０００６】
ところが、前記画像処理にて把持操作する方式は、吊り金具の方向性は認識できないため、吊り金具の方向如何によっては自動的に把持することができない場合があるという問題点があった。一方、セグメント自体をセンタリングする方式は、セグメントの幅、吊り用ピン取付精度の影響を受けセンタリング誤差が多いと共に、吊り金具の方向性も出ないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するものであって、セグメント及び吊り金具のセンタリングと吊り金具の方向付けを自動的に行えて自動エレクタに最適なセグメント供給装置と、自動エレクタを有効に活用して作業者の負担を軽減すると共に工期の短縮により施工コストの削減が図れるトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明に係るセグメント供給装置は、セグメントにねじ込まれた吊り金具に対し着脱可能な把持部材と該把持部材を吊り金具に対し着脱させるアクチュエータとを有する保持グリップを具え、前記セグメントを既設トンネルの内壁面にリング状に組み付けるエレクタ装置へ前記セグメントを供給する装置であって、架台上を前後方向へ移動可能な前後フレームと該前後フレーム上を左右方向へ移動可能な横行フレームとを有し、前記横行フレーム上に搬入された前記セグメントを押圧して前記吊り金具の前後位置を規制する前後位置規制手段と、前記横行フレーム上方に位置して前記吊り金具を直接挾圧して当該吊り金具の左右位置を規制する左右位置規制手段とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明に係るセグメント供給装置は、前記前後位置規制手段は、前記セグメントの前端面が当接するストッパと同セグメントの後端面を押圧するヨーイング振れ止めジャッキとを前記横行フレーム上に有し、前記左右位置規制手段は、前記横行フレーム上方に横架された支持バーと該支持バーに横向きに対向配置された左右一対のセンタリングジャッキとを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明に係るセグメント供給装置は、前記センタリングジャッキの伸縮ロッド先端と吊り金具とは、互いに左右方向に直角な平面同士で当接し得るようになっていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明に係るトンネル掘削機は、筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、前記掘削機本体の後部に支持されてセグメントを既設トンネルの内壁面に組み付けるエレクタ装置とを具えたトンネル掘削機において、前記エレクタ装置は前記セグメントにねじ込まれた吊り金具に対し着脱可能な把持部材と該把持部材を吊り金具に対し着脱させるアクチュエータとを有する保持グリップを具えると共に、同エレクタ装置へ前記セグメントを供給するセグメント供給装置を設け、該セグメント供給装置は架台上を前後方向へ移動可能な前後フレームと該前後フレーム上を左右方向へ移動可能な横行フレームとを有し、前記横行フレーム上に搬入された前記セグメントを押圧して前記吊り金具の前後位置を規制する前後位置規制手段と、前記横行フレーム上方に位置して前記吊り金具を直接挾圧して当該吊り金具の左右位置を規制する左右位置規制手段とを具えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るセグメント供給装置及びトンネル掘削機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施例を示すシールド掘削機の概略側断面図、図２は図１のII−II線断面図、図３はエレクタ装置における保持グリップの正面図、図４は図３のIV−IV線断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線断面図、図６は保持グリップにおけるセグメント吊り具の拡大断面図、図７はセグメント供給装置の側面図、図８は図７のVIII矢視図、図９はセグメント供給装置の作用説明図である。
【００１４】
図１に示すように、泥水式シールド掘削機１の円筒形状をなす掘削機本体２の前部にはカッタヘッド３が回転自在に装着されており、このカッタヘッド３の前面部には多数のカッタビット４が取り付けられると共に周面部にはコピーカッタ５が装着されている。
【００１５】
一方、このカッタヘッド３の後部にはリングギア６が固定される一方、掘削機本体２にはカッタ旋回モータ７が取り付けられ、このカッタ旋回モータ７の駆動ギア８がこのリングギア６に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ７を駆動して駆動ギア８を回転駆動すると、リングギア６を介してカッタヘッド３を回転することができる。
【００１６】
また、掘削機本体２にはカッタヘッド３の後方に位置してバルクヘッド９が取り付けられており、カッタヘッド３とこのバルクヘッド９との間にチャンバ１０が形成されている。そして、このチャンバ１０には一端がシールド掘削機の外部に延設された送泥管１１及び排泥管１２の他端が臨入・開口しており、排泥管１２の開口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジテータ１３が装備されている。
【００１７】
一方、掘削機本体２の後部内周辺にはシールドジャッキ１４が周方向に沿って複数並設されており、このシールドジャッキ１４は掘進方向後方に伸長してスプレッダ１５を既設セグメントＳに押し付けることで、その反力により掘削機本体２を前進することができる。
【００１８】
また、図２にも示すように、掘削機本体２の後部には支持壁１６によって支持筒１７が形成され、この支持筒１７にセグメントＳを組立てるエレクタ装置１８が設けられている。このエレクタ装置１８は、前記支持筒１７にトンネル周方向に沿って旋回可能に支持された旋回リング１９と、該旋回リング１９にトンネル径方向に沿って移動可能に支持された昇降体としての昇降アーム２０と、該昇降アーム２０に装着されて前記セグメントＳを吊り金具Ｗを介して保持可能な保持グリップ２１とから概ね構成される。
【００１９】
前記旋回リング１９は、その外周面部が前記支持筒１７の内周面に周方向へ所定間隔離間して複数組（図示例では４組）配設されたガイドローラ群２２により支持される。そして、各ガイドローラ群２２のローラは前後一対設けられ、この前後一対のローラ間に位置して前記旋回リング１９の外周面にはリングギア２３が付設される。このリングギア２３に前記支持筒１７の点対称位置に固設した二つの駆動モータ２４の駆動ギア２５がそれぞれ噛み合っている。従って、二つの駆動モータ２４を同期駆動してそれらの駆動ギア２５を回転駆動すると、リングギア２３を介して旋回リング１９を旋回（回転）することができる。
【００２０】
また、前記旋回リング１９には、左右一対の外筒（ガイド筒）２６が略平行をなしてブラケット２７を介して固定され、この各外筒２６にはそれぞれ内筒（ガイドロッド）２８が移動自在に支持されており、各内筒２８の下端部は前述した昇降アーム２０を介してその中央に位置する保持グリップ２１に連結されている。また、各外筒２６にはそれぞれ昇降ジャッキ２９が取り付けられ、そのロッド先端が各昇降アーム２０に連結されている。従って、昇降ジャッキ２９を伸縮駆動すると、各昇降アーム２０を介して保持グリップ２１をトンネル径方向に沿って移動することができる。
【００２１】
前記保持グリップ２１は、図３乃至図５にも示すように、前記昇降アーム３０に取り付けられた第１グリップボックス３１内に第２グリップボックス３２がピッチングジャッキ３３により上下に揺動動自在に支持され、この第２グリップボックス３２内に第３グリップボックス３４がスライドジャッキ３５及びスライドガイド３６によりトンネル長手方向に沿って移動自在に支持されている。そして、前記第３グリップボックス３４の中央にセグメント吊り具３７が微調整可能に水平揺動自在に支持され、その両側にそのロッド先端にセグメントサポート３８が付設されたサポートジャッキ３９がサポート外筒４０及びサポート内筒４１に支持されて伸縮自在に取り付けられている。尚、図３及び図４中４２はセグメント吊り具ガイドで、図５中４３は第２グリップボックス３２の揺動支点ピンである。
【００２２】
前記セグメント吊り具３７は、図６に示すように、筒状ケーシング５１の上端部が球面軸受４４を介して前記第３グリップボックス３４の支持ブラケット４５にピン４６により支持される。筒状ケーシング５１内には、回転軸５２の上半部が伸縮自在に収装されて引張りスプリング５３により常時は伸び側に付勢されると共に、筒状ケーシング５１に組み付けられた回転モータ５４、駆動ピニオン５５、リングギア５６、及びリングギア５６と回転軸５２間に設けられたキー５７等からなる回転装置により回転可能に収装される。そして、回転軸５２の下半上部には同回転軸５２の回転は許容するが自らは非回転状態でロータリジョイント５８が嵌装されると共に、同回転軸５２の下半下部に配管ブロック５９が嵌着される。この配管ブロック５９に油圧ジャッキ（アクチュエータ）６０により連結棒６１を介して駆動されて吊り金具Ｗの係合孔Ｗa に横方向から抜き差し可能な吊り用ピン（把持部材）６２が組み付けられる。
【００２３】
そして、前記油圧ジャッキ６０には、ロータリジョイント５８の給，排ポートＰａ，Ｐｂから回転軸５２内部の油通路５２ａ，５２ｂ、配管ブロック５９の給，排ポートＴａ，Ｔｂ及び油圧ホースＨａ，Ｈｂを通って、図示しない油圧供給源からの油圧が給，排されるようになっている。
【００２４】
また、図１に示すように、既設トンネル内には掘削機本体２の後方に位置してセグメント供給装置７０が設置され、ホイストビーム７１上を移動するホイスト７１ａにより同装置部に搬送されたセグメントＳを前述したエレクタ装置１８に供給し得るようになっている。そして、前記セグメント供給装置７０は、前記セグメントＳにねじ込まれた吊り金具Ｗの前後位置を規制する前後位置規制手段としての前後位置規制装置部７０Ａと、同吊り金具Ｗの左右位置を規制する左右位置規制手段としての左右位置規制装置部７０Ｂとを具える。尚、前記ホイスト７１ａはセグメントＳを吊り上げる吊具を有しており、図示しない搬送台車により既設トンネル内のセグメント置場に搬入・集積されたセグメントＳを前記セグメント供給装置７０まで搬送することができる。そして、この場合、セグメントＳには前述した吊り金具Ｗがねじ結合により着脱自在となっており、この吊り金具Ｗを介して前記ホイストがセグメントＳを吊り上げ支持し得ると共に、エレクタ装置１８が前記セグメント供給装置７０からセグメントＳを受け取ることができるようになっている。
【００２５】
前記前後位置規制装置部７０Ａは、図７及び図８に示すように、前述した掘削機本体２側の支持筒１７に架構フレーム８８を介して吊設された架台７２上を左右一対の前後リニアガイド７３を介して左右一対の供給ジャッキ７４により前後方向（掘削方向）へ移動可能な前後フレーム７５と、この前後フレーム７５上を前後一対の横行リニアガイド７６を介してロックジャッキ７７により左右方向へ横行可能な横行フレーム７８と、この横行フレーム７８上に設置されて同フレーム上に載置されたセグメントＳのヨーイングをストッパ７９と協働で防止する左右一対のヨーイング振れ止めジャッキ８０とを備える。従って、前記ホイスト７１ａにより横行フレーム７８の左右一対のパッド７８ａ上に搬入されたセグメントＳ及び吊り金具Ｗは、供給ジャッキ７４によりエレクタ装置１８に供給されるのに先立って、ストッパ７９とヨーイング振れ止めジャッキ８０により前記エレクタ装置１８の保持グリップ２１（セグメント吊り具３７）に対応した前後方向に位置決めされる。
【００２６】
一方、前記左右位置規制装置部７０Ｂは、前記横行フレーム７８の上方に位置して前記架台７２の左，右両フレーム７２ａ（図１参照）間に横架された支持フレーム８２と、この支持フレーム８２に各々ブラケット８３を介して前後方向に揺動自在に枢支されたベルクランク状のアーム８４と、これらのアーム８４を揺動させる夫々のアームジャッキ８５と、前記アーム８４の下端間に横架された支持バー８６と、この支持バー８６に横向きに対向配置された左右一対のセンタリングジャッキ８７とを備える。従って、図中実線で示すセンタリングジャッキ８７の作動位置で、両センタリングジャッキ８７を伸長させてその伸縮ロッド８７ａ先端で前記吊り金具Ｗを直接挾圧することで、前記横行フレーム７８の左右一対のパッド７８ａ上に搬入されたセグメントＳ及び吊り金具Ｗは前記エレクタ装置１８の保持グリップ２１（セグメント吊り具３７）に対応した左右方向に位置決めされる。
【００２７】
そして、本実施例では、前記センタリングジャッキ８７の伸縮ロッド８７ａ先端と吊り金具Ｗとは、互いに左右方向に直角な平面同士で当接し得るようになっている。即ち、前述したセグメント吊り具３７の配管ブロック５９における二股状部５９ａ内に吊り金具Ｗのピン孔部Ｗａが嵌入し、同ピン孔部Ｗａのピン孔内に吊り用ピン６２が油圧ジャッキ６０の縮み作動で円滑に挿入されるように、前記吊り金具Ｗの方向付けがより確実になされるのである（図６参照）。
【００２８】
そして、前記前後位置規制装置部７０Ａの前後フレーム７５の前端部にはブラケット８１を介して吊り金具回収箱９０が取り付けられ、組付後のセグメントＳから吊り金具Ｗがエレクタ装置１８により自動的に回収されるようになっている。つまり、前述したセグメント吊り具３７における回転軸５２の回転により取り外された吊り金具Ｗが、前記前後フレーム７５の図８に示した位置（セグメント吊り具３７の直下に吊り金具回収箱９０が位置する）において、セグメント吊り具３７における油圧ジャッキ６０の伸び作動で吊り金具Ｗの係合孔Ｗa から吊り用ピン６２が抜け出ることで、吊り金具Ｗが吊り金具回収箱９０内に自動的に落下・回収されるのである。
【００２９】
尚、図１中９１は前後フレーム７５の前方移動時にその前端部を支持する支持ジャッキである。また、図示しないが、掘削機本体２の後部には、前記架構フレーム８８に支持されるなどして、リング状に組み付けられたセグメントＳ同士を締結するための作業足場と、リング状のセグメントＳを所定形状（例えば、真円形状）に矯正して保持する形状保持装置が設けられている。
【００３０】
ここで、このように構成された本実施例の泥水式シールド掘削機によるトンネル掘削作業について説明する。
【００３１】
図１に示すように、まず、カッタ旋回モータ７によりカッタヘッド３を回転させながら、複数のシールドジャッキ１４伸長してスプレッダ１５を既設セグメントＳへ押し付け、その反力によって掘削機本体２を前進させる。すると、カッタヘッド３のカッタビット４が前方の地盤を掘削し、掘削土砂がチャンバ１０内に取り込まれて排泥管１２から外部に排出される一方、エレクタ装置１８がセグメントＳを継続して組み立てていく。
【００３２】
このエレクタ装置１８によるセグメントＳの組立作業においては、先ず、ホイスト７１ａがセグメントＳをセグメント置場から吊り下げてセグメント供給装置７０に搬送する。次いで、セグメント供給装置７０は、セグメントＳを前述したように前後，左右方向に位置固定する。つまり、前記前後位置規制装置部７０Ａにより、横行フレーム７８上に搬入されたセグメントＳ及び吊り金具Ｗは、ストッパ７９とヨーイング振れ止めジャッキ８０により前記エレクタ装置１８の保持グリップ２１に対応した前後方向に移動・位置決めされ、その後ヨーイング振れ止めジャッキ８０を若干緩める。この状態で、今度は前記左右位置規制装置部７０Ｂにより、アームジャッキの縮み作動でアーム８４を退避位置（図７中鎖線位置）から作動位置（図７中実線位置）に移動させた後、両センタリングジャッキ８７を伸長させてその伸縮ロッド８７ａ先端で前記セグメントＳにねじ込まれた吊り金具Ｗを挾圧すれば、横行フレーム７８上のセグメントＳ及び吊り金具Ｗは前記エレクタ装置１８の保持グリップ２１に対応した左右方向に移動・位置決めされると共に、吊り金具Ｗのピン孔部Ｗａがセグメント吊り具３７の配管ブロック５９における二股状部５９ａに対応した方向に回転・方向付けがなされる。次いで、前記ヨーイング振れ止めジャッキ８０を伸ばすと共にロックジャッキ７７をロック状態にした後、待機位置（セグメント把持位置）にいるエレクタ装置１８の保持グリップ２１直下にセグメントＳを供給する。つまり、供給ジャッキ７４の伸び作動で前後フレーム７５を前方移動させ、その前端部を支持ジャッキ９１で支持させるのである。
【００３３】
ここで、図３及び図４に示すように、ピッチングジャッキ３３やスライドジャッキ３５の伸縮作動でセグメントＳにねじ込まれた吊り金具Ｗに対するセグメント吊り具３７の前後方向の位置決めを行った後、昇降ジャッキ２９の伸び作動で昇降アーム３０を伸ばして保持グリップ２１を下降する。その後、セグメント吊り具３７の油圧ジャッキ６０の縮み作動で吊り用ピン６２を吊り金具Ｗの係合孔Ｗa に挿入すると共に（図４の（ｂ）参照）、サポートジャッキ３９の伸び作動でセグメントサポート３８をセグメントＳの押し当ててセグメントＳを保持する（図３参照）。
【００３４】
次いで、昇降ジャッキ２９の縮み作動で昇降アーム３０を縮ませて保持グリップ２１を上昇させた後、駆動モータ２４を駆動して旋回リング１９を旋回し、保持グリップ２１が保持したセグメントＳをトンネル内の所定の組付位置まで移送したら、昇降ジャッキ２９の伸び作動で昇降アーム３０を伸ばしてセグメントＳを組み付ける。
【００３５】
当該セグメントＳの組付終了後、セグメント吊り具３７における回転モータ５４を駆動して回転軸５２及び配管ブロック５９を回転させてセグメントＳから吊り金具Ｗを取り外す（図４の（ａ）参照）。この際、前記回転軸５２は同回転軸を支持する筒状ケーシング５１に対して伸縮自在に収装され、引張りスプリング５３により常時伸び側に付勢されているので、前記吊り金具Ｗを回転させて緩める際の回転軸５２等の後退（縮み）移動を簡単な構造で効果的に許容することができる。その後、昇降アーム３０を縮めると共にサポートジャッキ３９を縮めるなどして旋回リング１９を旋回させ、保持グリップ２１を前述した待機位置に戻す。
【００３６】
この待機位置には、図９に示すように、前記セグメントＳの組付作業中に、次に組み付けられるセグメントＳを予め搭載した前後位置規制装置部７０Ａの前後フレーム７５が前方移動して、吊り金具回収箱９０が前記保持グリップ２１の直下に位置し得るように予め位置決めされている。
【００３７】
ここで、セグメント吊り具３７の油圧ジャッキ６０の伸び作動で吊り用ピン６２を吊り金具Ｗの係合孔Ｗa から抜けば、吊り金具Ｗは前記吊り金具回収箱９０内に落下して収納される。その後、前後フレーム７５をさらに前方移動して次に組み立てられるセグメントＳの吊り金具Ｗを保持グリップ２１の直下に位置させれば、セグメントＳの組立が続行される。一方、吊り金具回収箱９０内の吊り金具Ｗは、セグメント供給装置７０の前後フレーム７５の後方移動（後退）後に、適宜作業者により吊り金具回収箱９０内から取り出されて回収される。また、複数個収納した時点で空の吊り金具回収箱９０と交換されるようにしても良い。そして、その回収にはホイスト７１ａを利用しても良い。
【００３８】
このように本実施例では、ホイスト７１ａで搬入されたセグメントＳを、エレクタ装置１８に供給するのに先立って、セグメント供給装置７０により、セグメントＳ及び吊り金具Ｗを前述したように前記エレクタ装置１８の保持グリップ２１に対応した前後，左右方向に自動的に位置決めすることができる。また、エレクタ装置１８の保持グリップ２１において、セグメント吊り具３７における吊り用ピン６２のセグメントＳにねじ込まれた吊り金具Ｗに対する挿脱（着脱）を油圧ジャッキ６０の伸縮で自動的に行うことができると共に、セグメント組付後に、筒状ケーシング５１に組み付けられた回転モータ５４、駆動ピニオン５５、リングギア５６、及びリングギア５６と回転軸５２間に設けられたキー５７等からなる回転装置によりセグメントＳから吊り用ピン６２を自動的に取り外すことができる。従って、セグメントＳの位置決め供給→セグメントＳの保持→セグメント組立後の吊り金具Ｗの取外しまでの一連の作業を完全に自動的に行うことができ、作業者の負担を軽減することができると共に、工期の短縮により施工コストが削減できる。
【００３９】
また、前記セグメント吊り具３７において、回転部である配管ブロック５９に組み付けられた油圧ジャッキ６０へ非回転部である油圧供給源から油圧を給，排するにあたって、ロータリジョイント５８を用いているので、油圧配管等の絡み合いを回避して、その損壊を未然に防止することができる。
【００４０】
また、本実施例では、前記セグメントＳから取り外した吊り金具Ｗをセグメント供給装置７０に付設された吊り金具回収箱９０内に自動的に落下、収納させて回収できるようにしたので、取り外した吊り金具Ｗを吊り金具回収箱９０まで搬送する特別な搬送手段は必要なく、装置の簡略化が図れると共に、吊り金具回収箱９０内に落下、収納させた吊り金具Ｗを適当な場所まで自動的に移動させて回収でき、作業者の負担をより一層軽減することができる。
【００４１】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、吊り用ピンを駆動するアクチュエータとして、油圧ジャッキに代えてエアーシリンダや電動モータ等を用いてもよい。また、本発明のトンネル掘削機を泥土圧式シールド掘削機としてもよく、この場合、送水管、排水管、アジテータに代えてスクリューコンベヤを用いればよい。更に、本発明のトンネル掘削機をトンネルボーリングマシンに適用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように請求項１の発明に係るセグメント供給装置によれば、セグメントにねじ込まれた吊り金具に対し着脱可能な把持部材と該把持部材を吊り金具に対し着脱させるアクチュエータとを有する保持グリップを具え、前記セグメントを既設トンネルの内壁面にリング状に組み付けるエレクタ装置へ前記セグメントを供給する装置であって、架台上を前後方向へ移動可能な前後フレームと該前後フレーム上を左右方向へ移動可能な横行フレームとを有し、前記横行フレーム上に搬入された前記セグメントを押圧して前記吊り金具の前後位置を規制する前後位置規制手段と、前記横行フレーム上方に位置して前記吊り金具を直接挾圧して当該吊り金具の左右位置を規制する左右位置規制手段とを設けたので、セグメント及び吊り金具のセンタリングと吊り金具の方向付けを自動的に行えて自動エレクタに最適なセグメント供給装置を提供できる。
【００４３】
請求項２の発明に係るセグメント供給装置によれば、前記前後位置規制手段は、前記セグメントの前端面が当接するストッパと同セグメントの後端面を押圧するヨーイング振れ止めジャッキとを前記横行フレーム上に有し、前記左右位置規制手段は、前記横行フレーム上方に横架された支持バーと該支持バーに横向きに対向配置された左右一対のセンタリングジャッキとを有するので、簡単なジャッキ構造でセグメント及び吊り金具のセンタリングと吊り金具の方向付けを自動的に行える。
【００４４】
請求項３の発明に係るセグメント供給装置によれば、前記センタリングジャッキの伸縮ロッド先端と吊り金具とは、互いに左右方向に直角な平面同士で当接し得るようになっているので、吊り金具の方向付けが簡単な構造で確実に行える。
【００４５】
請求項４の発明に係るトンネル掘削機によれば、筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、前記掘削機本体の後部に支持されてセグメントを既設トンネルの内壁面に組み付けるエレクタ装置とを具えたトンネル掘削機において、前記エレクタ装置は前記セグメントにねじ込まれた吊り金具に対し着脱可能な把持部材と該把持部材を吊り金具に対し着脱させるアクチュエータとを有する保持グリップを具えると共に、同エレクタ装置へ前記セグメントを供給するセグメント供給装置を設け、該セグメント供給装置は架台上を前後方向へ移動可能な前後フレームと該前後フレーム上を左右方向へ移動可能な横行フレームとを有し、前記横行フレーム上に搬入された前記セグメントを押圧して前記吊り金具の前後位置を規制する前後位置規制手段と、前記横行フレーム上方に位置して前記吊り金具を直接挾圧して当該吊り金具の左右位置を規制する左右位置規制手段とを具えたので、自動エレクタを有効に活用して作業者の負担を軽減すると共に工期の短縮により施工コストの削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すシールド掘削機の概略側断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】エレクタ装置における保持グリップの正面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】保持グリップにおけるセグメント吊り具の拡大断面図である。
【図７】セグメント供給装置の側面図である。
【図８】図７のVIII矢視図である。
【図９】セグメント供給装置の作用説明図である。
【符号の説明】
１ 泥水式シールド掘削機
２ 掘削機本体
３ カッタヘッド
４ カッタビッド
５ コピーカッタ
６ リングギア
７ カッタ旋回モータ
８ 駆動ギア
９バルクヘッド
１０ チャンバ
１１ 送泥管
１２ 排泥管
１３ アジテータ
１４ シールドジャッキ
１５ スプレッダ
１６ 支持壁
１７ 支持筒
１８ エレクタ装置
１９ 旋回リング
２０ 昇降アーム
２１ 保持グリップ
２２ ガイドローラ群
２３ リングギア
２４ 駆動モータ
２５ 駆動ギア
２６ 外筒（ガイド筒）
２７ ブラケット
２８ 内筒（ガイドロッド）
２９ 昇降ジャッキ
３０ 昇降アーム（昇降体）
３１ 第１グリップボックス
３２ 第２グリップボックス
３３ ピッチングジャッキ
３４ 第３グリップボックス
３５ スライドジャッキ
３６ スライドガイド
３７ セグメント吊り具
３８ セグメントサポート
３９ サポートジャッキ
４０ サポート外筒
４１ サポート内筒
４２ セグメント吊り具ガイド
４３ 揺動支点ピン
４４ 球面軸受
４５ 支持ブラケット
４６ ピン
５１ 筒状ケーシング
５２ 回転軸
５２ａ，５２ｂ 油通路
５３ 引張りスプリング
５４ 回転モータ
５５ 駆動ピニオン
５６ リングギア
５７ キー
５８ ロータリジョイント
５９ 配管ブロック
６０ 油圧ジャッキ（アクチュエータ）
６１ 連結棒
６２ 吊り用ピン（把持部材）
７０ セグメント供給装置
７０Ａ 前後位置規制装置部
７０Ｂ 左右位置規制装置部
７１ ホイストビーム
７２ 架台
７３ 前後リニアガイド
７４ 供給ジャッキ
７５ 前後フレーム
７６ 横行リニアガイド
７７ ロックジャッキ
７８ 横行フレーム
７９ ストップ
８０ ヨーイング振れ止めジャッキ
８１ ブラケット
８２ 支持フレーム
８３ ブラケット
８４ アーム
８５ アームジャッキ
８６ 支持バー
８７ センタリングジャッキ
９０ 吊り金具回収箱
Ｓ セグメント
Ｗ 吊り金具
Ｐａ，Ｐｂ 給，排ポート
Ｔａ，Ｔｂ 給，排ポート
Ｈａ，Ｈｂ 油圧ホース
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設トンネルの内壁面にセグメントをリング状に組み立てるエレクタ装置へ前記セグメントを供給するセグメント供給装置、並びにこのセグメント供給装置を搭載したシールド掘削機やトンネルボーリングマシン等のトンネル掘削機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シールド掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能なカッタヘッドが回転自在に装着され、このカッタヘッドに多数のカッタビットが取付けられる一方、後部に掘削機本体を推進させる多数のシールドジャッキが装着されると共に、既設トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるエレクタ装置が装着されて構成されている。従って、カッタヘッドを回転させながらシールドジャッキを伸長させると、既設セグメントからの掘削反力を得て掘削機本体が推進しカッタヘッドが前方の地盤を掘削する一方、エレクタ装置がトンネル内壁面にセグメントを組み付けることで、トンネルを連続して構築できる。
【０００３】
このようなシールド掘削機にて、エレクタ装置は、掘削機本体の後部に旋回リングがトンネル周方向に沿って旋回可能に支持され、この旋回リングに昇降アームがトンネル径方向に沿って移動可能に支持され、この昇降アームの先端部にセグメントを保持可能な保持グリップが装着されて構成されている。従って、保持グリップは、まず、昇降して既設トンネル内に搬入されたセグメントを保持し、次に、所定の組み付け位置まで旋回し、再び昇降して保持したセグメントをトンネル内壁面に組み付ける。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述したようなエレクタ装置にあっては、保持グリップでセグメントを保持するにあたって、当該セグメントに予めねじ込まれた吊り金具に吊り用ピン（把持部材）を挿入するなどしてセグメントを保持していた。また、前記吊り用ピンの吊り金具に対する挿脱（着脱）を油圧ジャッキ（アクチュエータ）等で行ったりして自動化を図っている。
【０００５】
そして、前記吊り金具に吊り用ピンを挿入する際には、従来、吊り金具の頭部に取り付けた反射板をカメラ等で認識して画像処理にて把持操作をしたり、セグメント自体を油圧ジャッキによりセンタリングするなどして行っていた。
【０００６】
ところが、前記画像処理にて把持操作する方式は、吊り金具の方向性は認識できないため、吊り金具の方向如何によっては自動的に把持することができない場合があるという問題点があった。一方、セグメント自体をセンタリングする方式は、セグメントの幅、吊り用ピン取付精度の影響を受けセンタリング誤差が多いと共に、吊り金具の方向性も出ないという問題点があった。
【０００７】
本発明はこのような問題を解決するものであって、セグメント及び吊り金具のセンタリングと吊り金具の方向付けを自動的に行えて自動エレクタに最適なセグメント供給装置と、自動エレクタを有効に活用して作業者の負担を軽減すると共に工期の短縮により施工コストの削減が図れるトンネル掘削機を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための請求項１の発明に係るセグメント供給装置は、セグメントにねじ込まれた吊り金具に対し着脱可能な把持部材と該把持部材を吊り金具に対し着脱させるアクチュエータとを有する保持グリップを具え、前記セグメントを既設トンネルの内壁面にリング状に組み付けるエレクタ装置へ前記セグメントを供給する装置であって、架台上を前後方向へ移動可能な前後フレームと該前後フレーム上を左右方向へ移動可能な横行フレームとを有し、前記横行フレーム上に搬入された前記セグメントを押圧して前記吊り金具の前後位置を規制する前後位置規制手段と、前記横行フレーム上方に位置して前記吊り金具を直接挾圧して当該吊り金具の左右位置を規制する左右位置規制手段とを設けたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２の発明に係るセグメント供給装置は、前記前後位置規制手段は、前記セグメントの前端面が当接するストッパと同セグメントの後端面を押圧するヨーイング振れ止めジャッキとを前記横行フレーム上に有し、前記左右位置規制手段は、前記横行フレーム上方に横架された支持バーと該支持バーに横向きに対向配置された左右一対のセンタリングジャッキとを有することを特徴とする。
【００１０】
請求項３の発明に係るセグメント供給装置は、前記センタリングジャッキの伸縮ロッド先端と吊り金具とは、互いに左右方向に直角な平面同士で当接し得るようになっていることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項４の発明に係るトンネル掘削機は、筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、前記掘削機本体の後部に支持されてセグメントを既設トンネルの内壁面に組み付けるエレクタ装置とを具えたトンネル掘削機において、前記エレクタ装置は前記セグメントにねじ込まれた吊り金具に対し着脱可能な把持部材と該把持部材を吊り金具に対し着脱させるアクチュエータとを有する保持グリップを具えると共に、同エレクタ装置へ前記セグメントを供給するセグメント供給装置を設け、該セグメント供給装置は架台上を前後方向へ移動可能な前後フレームと該前後フレーム上を左右方向へ移動可能な横行フレームとを有し、前記横行フレーム上に搬入された前記セグメントを押圧して前記吊り金具の前後位置を規制する前後位置規制手段と、前記横行フレーム上方に位置して前記吊り金具を直接挾圧して当該吊り金具の左右位置を規制する左右位置規制手段とを具えたことを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るセグメント供給装置及びトンネル掘削機を実施例により図面を用いて詳細に説明する。
【００１３】
図１は本発明の一実施例を示すシールド掘削機の概略側断面図、図２は図１のII−II線断面図、図３はエレクタ装置における保持グリップの正面図、図４は図３のIV−IV線断面図、図５は図３のＶ−Ｖ線断面図、図６は保持グリップにおけるセグメント吊り具の拡大断面図、図７はセグメント供給装置の側面図、図８は図７のVIII矢視図、図９はセグメント供給装置の作用説明図である。
【００１４】
図１に示すように、泥水式シールド掘削機１の円筒形状をなす掘削機本体２の前部にはカッタヘッド３が回転自在に装着されており、このカッタヘッド３の前面部には多数のカッタビット４が取り付けられると共に周面部にはコピーカッタ５が装着されている。
【００１５】
一方、このカッタヘッド３の後部にはリングギア６が固定される一方、掘削機本体２にはカッタ旋回モータ７が取り付けられ、このカッタ旋回モータ７の駆動ギア８がこのリングギア６に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ７を駆動して駆動ギア８を回転駆動すると、リングギア６を介してカッタヘッド３を回転することができる。
【００１６】
また、掘削機本体２にはカッタヘッド３の後方に位置してバルクヘッド９が取り付けられており、カッタヘッド３とこのバルクヘッド９との間にチャンバ１０が形成されている。そして、このチャンバ１０には一端がシールド掘削機の外部に延設された送泥管１１及び排泥管１２の他端が臨入・開口しており、排泥管１２の開口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジテータ１３が装備されている。
【００１７】
一方、掘削機本体２の後部内周辺にはシールドジャッキ１４が周方向に沿って複数並設されており、このシールドジャッキ１４は掘進方向後方に伸長してスプレッダ１５を既設セグメントＳに押し付けることで、その反力により掘削機本体２を前進することができる。
【００１８】
また、図２にも示すように、掘削機本体２の後部には支持壁１６によって支持筒１７が形成され、この支持筒１７にセグメントＳを組立てるエレクタ装置１８が設けられている。このエレクタ装置１８は、前記支持筒１７にトンネル周方向に沿って旋回可能に支持された旋回リング１９と、該旋回リング１９にトンネル径方向に沿って移動可能に支持された昇降体としての昇降アーム２０と、該昇降アーム２０に装着されて前記セグメントＳを吊り金具Ｗを介して保持可能な保持グリップ２１とから概ね構成される。
【００１９】
前記旋回リング１９は、その外周面部が前記支持筒１７の内周面に周方向へ所定間隔離間して複数組（図示例では４組）配設されたガイドローラ群２２により支持される。そして、各ガイドローラ群２２のローラは前後一対設けられ、この前後一対のローラ間に位置して前記旋回リング１９の外周面にはリングギア２３が付設される。このリングギア２３に前記支持筒１７の点対称位置に固設した二つの駆動モータ２４の駆動ギア２５がそれぞれ噛み合っている。従って、二つの駆動モータ２４を同期駆動してそれらの駆動ギア２５を回転駆動すると、リングギア２３を介して旋回リング１９を旋回（回転）することができる。
【００２０】
また、前記旋回リング１９には、左右一対の外筒（ガイド筒）２６が略平行をなしてブラケット２７を介して固定され、この各外筒２６にはそれぞれ内筒（ガイドロッド）２８が移動自在に支持されており、各内筒２８の下端部は前述した昇降アーム２０を介してその中央に位置する保持グリップ２１に連結されている。また、各外筒２６にはそれぞれ昇降ジャッキ２９が取り付けられ、そのロッド先端が各昇降アーム２０に連結されている。従って、昇降ジャッキ２９を伸縮駆動すると、各昇降アーム２０を介して保持グリップ２１をトンネル径方向に沿って移動することができる。
【００２１】
前記保持グリップ２１は、図３乃至図５にも示すように、前記昇降アーム３０に取り付けられた第１グリップボックス３１内に第２グリップボックス３２がピッチングジャッキ３３により上下に揺動動自在に支持され、この第２グリップボックス３２内に第３グリップボックス３４がスライドジャッキ３５及びスライドガイド３６によりトンネル長手方向に沿って移動自在に支持されている。そして、前記第３グリップボックス３４の中央にセグメント吊り具３７が微調整可能に水平揺動自在に支持され、その両側にそのロッド先端にセグメントサポート３８が付設されたサポートジャッキ３９がサポート外筒４０及びサポート内筒４１に支持されて伸縮自在に取り付けられている。尚、図３及び図４中４２はセグメント吊り具ガイドで、図５中４３は第２グリップボックス３２の揺動支点ピンである。
【００２２】
前記セグメント吊り具３７は、図６に示すように、筒状ケーシング５１の上端部が球面軸受４４を介して前記第３グリップボックス３４の支持ブラケット４５にピン４６により支持される。筒状ケーシング５１内には、回転軸５２の上半部が伸縮自在に収装されて引張りスプリング５３により常時は伸び側に付勢されると共に、筒状ケーシング５１に組み付けられた回転モータ５４、駆動ピニオン５５、リングギア５６、及びリングギア５６と回転軸５２間に設けられたキー５７等からなる回転装置により回転可能に収装される。そして、回転軸５２の下半上部には同回転軸５２の回転は許容するが自らは非回転状態でロータリジョイント５８が嵌装されると共に、同回転軸５２の下半下部に配管ブロック５９が嵌着される。この配管ブロック５９に油圧ジャッキ（アクチュエータ）６０により連結棒６１を介して駆動されて吊り金具Ｗの係合孔Ｗa に横方向から抜き差し可能な吊り用ピン（把持部材）６２が組み付けられる。
【００２３】
そして、前記油圧ジャッキ６０には、ロータリジョイント５８の給，排ポートＰａ，Ｐｂから回転軸５２内部の油通路５２ａ，５２ｂ、配管ブロック５９の給，排ポートＴａ，Ｔｂ及び油圧ホースＨａ，Ｈｂを通って、図示しない油圧供給源からの油圧が給，排されるようになっている。
【００２４】
また、図１に示すように、既設トンネル内には掘削機本体２の後方に位置してセグメント供給装置７０が設置され、ホイストビーム７１上を移動するホイスト７１ａにより同装置部に搬送されたセグメントＳを前述したエレクタ装置１８に供給し得るようになっている。そして、前記セグメント供給装置７０は、前記セグメントＳにねじ込まれた吊り金具Ｗの前後位置を規制する前後位置規制手段としての前後位置規制装置部７０Ａと、同吊り金具Ｗの左右位置を規制する左右位置規制手段としての左右位置規制装置部７０Ｂとを具える。尚、前記ホイスト７１ａはセグメントＳを吊り上げる吊具を有しており、図示しない搬送台車により既設トンネル内のセグメント置場に搬入・集積されたセグメントＳを前記セグメント供給装置７０まで搬送することができる。そして、この場合、セグメントＳには前述した吊り金具Ｗがねじ結合により着脱自在となっており、この吊り金具Ｗを介して前記ホイストがセグメントＳを吊り上げ支持し得ると共に、エレクタ装置１８が前記セグメント供給装置７０からセグメントＳを受け取ることができるようになっている。
【００２５】
前記前後位置規制装置部７０Ａは、図７及び図８に示すように、前述した掘削機本体２側の支持筒１７に架構フレーム８８を介して吊設された架台７２上を左右一対の前後リニアガイド７３を介して左右一対の供給ジャッキ７４により前後方向（掘削方向）へ移動可能な前後フレーム７５と、この前後フレーム７５上を前後一対の横行リニアガイド７６を介してロックジャッキ７７により左右方向へ横行可能な横行フレーム７８と、この横行フレーム７８上に設置されて同フレーム上に載置されたセグメントＳのヨーイングをストッパ７９と協働で防止する左右一対のヨーイング振れ止めジャッキ８０とを備える。従って、前記ホイスト７１ａにより横行フレーム７８の左右一対のパッド７８ａ上に搬入されたセグメントＳ及び吊り金具Ｗは、供給ジャッキ７４によりエレクタ装置１８に供給されるのに先立って、ストッパ７９とヨーイング振れ止めジャッキ８０により前記エレクタ装置１８の保持グリップ２１（セグメント吊り具３７）に対応した前後方向に位置決めされる。
【００２６】
一方、前記左右位置規制装置部７０Ｂは、前記横行フレーム７８の上方に位置して前記架台７２の左，右両フレーム７２ａ（図１参照）間に横架された支持フレーム８２と、この支持フレーム８２に各々ブラケット８３を介して前後方向に揺動自在に枢支されたベルクランク状のアーム８４と、これらのアーム８４を揺動させる夫々のアームジャッキ８５と、前記アーム８４の下端間に横架された支持バー８６と、この支持バー８６に横向きに対向配置された左右一対のセンタリングジャッキ８７とを備える。従って、図中実線で示すセンタリングジャッキ８７の作動位置で、両センタリングジャッキ８７を伸長させてその伸縮ロッド８７ａ先端で前記吊り金具Ｗを直接挾圧することで、前記横行フレーム７８の左右一対のパッド７８ａ上に搬入されたセグメントＳ及び吊り金具Ｗは前記エレクタ装置１８の保持グリップ２１（セグメント吊り具３７）に対応した左右方向に位置決めされる。
【００２７】
そして、本実施例では、前記センタリングジャッキ８７の伸縮ロッド８７ａ先端と吊り金具Ｗとは、互いに左右方向に直角な平面同士で当接し得るようになっている。即ち、前述したセグメント吊り具３７の配管ブロック５９における二股状部５９ａ内に吊り金具Ｗのピン孔部Ｗａが嵌入し、同ピン孔部Ｗａのピン孔内に吊り用ピン６２が油圧ジャッキ６０の縮み作動で円滑に挿入されるように、前記吊り金具Ｗの方向付けがより確実になされるのである（図６参照）。
【００２８】
そして、前記前後位置規制装置部７０Ａの前後フレーム７５の前端部にはブラケット８１を介して吊り金具回収箱９０が取り付けられ、組付後のセグメントＳから吊り金具Ｗがエレクタ装置１８により自動的に回収されるようになっている。つまり、前述したセグメント吊り具３７における回転軸５２の回転により取り外された吊り金具Ｗが、前記前後フレーム７５の図８に示した位置（セグメント吊り具３７の直下に吊り金具回収箱９０が位置する）において、セグメント吊り具３７における油圧ジャッキ６０の伸び作動で吊り金具Ｗの係合孔Ｗa から吊り用ピン６２が抜け出ることで、吊り金具Ｗが吊り金具回収箱９０内に自動的に落下・回収されるのである。
【００２９】
尚、図１中９１は前後フレーム７５の前方移動時にその前端部を支持する支持ジャッキである。また、図示しないが、掘削機本体２の後部には、前記架構フレーム８８に支持されるなどして、リング状に組み付けられたセグメントＳ同士を締結するための作業足場と、リング状のセグメントＳを所定形状（例えば、真円形状）に矯正して保持する形状保持装置が設けられている。
【００３０】
ここで、このように構成された本実施例の泥水式シールド掘削機によるトンネル掘削作業について説明する。
【００３１】
図１に示すように、まず、カッタ旋回モータ７によりカッタヘッド３を回転させながら、複数のシールドジャッキ１４伸長してスプレッダ１５を既設セグメントＳへ押し付け、その反力によって掘削機本体２を前進させる。すると、カッタヘッド３のカッタビット４が前方の地盤を掘削し、掘削土砂がチャンバ１０内に取り込まれて排泥管１２から外部に排出される一方、エレクタ装置１８がセグメントＳを継続して組み立てていく。
【００３２】
このエレクタ装置１８によるセグメントＳの組立作業においては、先ず、ホイスト７１ａがセグメントＳをセグメント置場から吊り下げてセグメント供給装置７０に搬送する。次いで、セグメント供給装置７０は、セグメントＳを前述したように前後，左右方向に位置固定する。つまり、前記前後位置規制装置部７０Ａにより、横行フレーム７８上に搬入されたセグメントＳ及び吊り金具Ｗは、ストッパ７９とヨーイング振れ止めジャッキ８０により前記エレクタ装置１８の保持グリップ２１に対応した前後方向に移動・位置決めされ、その後ヨーイング振れ止めジャッキ８０を若干緩める。この状態で、今度は前記左右位置規制装置部７０Ｂにより、アームジャッキの縮み作動でアーム８４を退避位置（図７中鎖線位置）から作動位置（図７中実線位置）に移動させた後、両センタリングジャッキ８７を伸長させてその伸縮ロッド８７ａ先端で前記セグメントＳにねじ込まれた吊り金具Ｗを挾圧すれば、横行フレーム７８上のセグメントＳ及び吊り金具Ｗは前記エレクタ装置１８の保持グリップ２１に対応した左右方向に移動・位置決めされると共に、吊り金具Ｗのピン孔部Ｗａがセグメント吊り具３７の配管ブロック５９における二股状部５９ａに対応した方向に回転・方向付けがなされる。次いで、前記ヨーイング振れ止めジャッキ８０を伸ばすと共にロックジャッキ７７をロック状態にした後、待機位置（セグメント把持位置）にいるエレクタ装置１８の保持グリップ２１直下にセグメントＳを供給する。つまり、供給ジャッキ７４の伸び作動で前後フレーム７５を前方移動させ、その前端部を支持ジャッキ９１で支持させるのである。
【００３３】
ここで、図３及び図４に示すように、ピッチングジャッキ３３やスライドジャッキ３５の伸縮作動でセグメントＳにねじ込まれた吊り金具Ｗに対するセグメント吊り具３７の前後方向の位置決めを行った後、昇降ジャッキ２９の伸び作動で昇降アーム３０を伸ばして保持グリップ２１を下降する。その後、セグメント吊り具３７の油圧ジャッキ６０の縮み作動で吊り用ピン６２を吊り金具Ｗの係合孔Ｗa に挿入すると共に（図４の（ｂ）参照）、サポートジャッキ３９の伸び作動でセグメントサポート３８をセグメントＳの押し当ててセグメントＳを保持する（図３参照）。
【００３４】
次いで、昇降ジャッキ２９の縮み作動で昇降アーム３０を縮ませて保持グリップ２１を上昇させた後、駆動モータ２４を駆動して旋回リング１９を旋回し、保持グリップ２１が保持したセグメントＳをトンネル内の所定の組付位置まで移送したら、昇降ジャッキ２９の伸び作動で昇降アーム３０を伸ばしてセグメントＳを組み付ける。
【００３５】
当該セグメントＳの組付終了後、セグメント吊り具３７における回転モータ５４を駆動して回転軸５２及び配管ブロック５９を回転させてセグメントＳから吊り金具Ｗを取り外す（図４の（ａ）参照）。この際、前記回転軸５２は同回転軸を支持する筒状ケーシング５１に対して伸縮自在に収装され、引張りスプリング５３により常時伸び側に付勢されているので、前記吊り金具Ｗを回転させて緩める際の回転軸５２等の後退（縮み）移動を簡単な構造で効果的に許容することができる。その後、昇降アーム３０を縮めると共にサポートジャッキ３９を縮めるなどして旋回リング１９を旋回させ、保持グリップ２１を前述した待機位置に戻す。
【００３６】
この待機位置には、図９に示すように、前記セグメントＳの組付作業中に、次に組み付けられるセグメントＳを予め搭載した前後位置規制装置部７０Ａの前後フレーム７５が前方移動して、吊り金具回収箱９０が前記保持グリップ２１の直下に位置し得るように予め位置決めされている。
【００３７】
ここで、セグメント吊り具３７の油圧ジャッキ６０の伸び作動で吊り用ピン６２を吊り金具Ｗの係合孔Ｗa から抜けば、吊り金具Ｗは前記吊り金具回収箱９０内に落下して収納される。その後、前後フレーム７５をさらに前方移動して次に組み立てられるセグメントＳの吊り金具Ｗを保持グリップ２１の直下に位置させれば、セグメントＳの組立が続行される。一方、吊り金具回収箱９０内の吊り金具Ｗは、セグメント供給装置７０の前後フレーム７５の後方移動（後退）後に、適宜作業者により吊り金具回収箱９０内から取り出されて回収される。また、複数個収納した時点で空の吊り金具回収箱９０と交換されるようにしても良い。そして、その回収にはホイスト７１ａを利用しても良い。
【００３８】
このように本実施例では、ホイスト７１ａで搬入されたセグメントＳを、エレクタ装置１８に供給するのに先立って、セグメント供給装置７０により、セグメントＳ及び吊り金具Ｗを前述したように前記エレクタ装置１８の保持グリップ２１に対応した前後，左右方向に自動的に位置決めすることができる。また、エレクタ装置１８の保持グリップ２１において、セグメント吊り具３７における吊り用ピン６２のセグメントＳにねじ込まれた吊り金具Ｗに対する挿脱（着脱）を油圧ジャッキ６０の伸縮で自動的に行うことができると共に、セグメント組付後に、筒状ケーシング５１に組み付けられた回転モータ５４、駆動ピニオン５５、リングギア５６、及びリングギア５６と回転軸５２間に設けられたキー５７等からなる回転装置によりセグメントＳから吊り用ピン６２を自動的に取り外すことができる。従って、セグメントＳの位置決め供給→セグメントＳの保持→セグメント組立後の吊り金具Ｗの取外しまでの一連の作業を完全に自動的に行うことができ、作業者の負担を軽減することができると共に、工期の短縮により施工コストが削減できる。
【００３９】
また、前記セグメント吊り具３７において、回転部である配管ブロック５９に組み付けられた油圧ジャッキ６０へ非回転部である油圧供給源から油圧を給，排するにあたって、ロータリジョイント５８を用いているので、油圧配管等の絡み合いを回避して、その損壊を未然に防止することができる。
【００４０】
また、本実施例では、前記セグメントＳから取り外した吊り金具Ｗをセグメント供給装置７０に付設された吊り金具回収箱９０内に自動的に落下、収納させて回収できるようにしたので、取り外した吊り金具Ｗを吊り金具回収箱９０まで搬送する特別な搬送手段は必要なく、装置の簡略化が図れると共に、吊り金具回収箱９０内に落下、収納させた吊り金具Ｗを適当な場所まで自動的に移動させて回収でき、作業者の負担をより一層軽減することができる。
【００４１】
尚、本発明は上記実施例に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で各種変更が可能であることはいうまでもない。例えば、吊り用ピンを駆動するアクチュエータとして、油圧ジャッキに代えてエアーシリンダや電動モータ等を用いてもよい。また、本発明のトンネル掘削機を泥土圧式シールド掘削機としてもよく、この場合、送水管、排水管、アジテータに代えてスクリューコンベヤを用いればよい。更に、本発明のトンネル掘削機をトンネルボーリングマシンに適用することもできる。
【００４２】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように請求項１の発明に係るセグメント供給装置によれば、セグメントにねじ込まれた吊り金具に対し着脱可能な把持部材と該把持部材を吊り金具に対し着脱させるアクチュエータとを有する保持グリップを具え、前記セグメントを既設トンネルの内壁面にリング状に組み付けるエレクタ装置へ前記セグメントを供給する装置であって、架台上を前後方向へ移動可能な前後フレームと該前後フレーム上を左右方向へ移動可能な横行フレームとを有し、前記横行フレーム上に搬入された前記セグメントを押圧して前記吊り金具の前後位置を規制する前後位置規制手段と、前記横行フレーム上方に位置して前記吊り金具を直接挾圧して当該吊り金具の左右位置を規制する左右位置規制手段とを設けたので、セグメント及び吊り金具のセンタリングと吊り金具の方向付けを自動的に行えて自動エレクタに最適なセグメント供給装置を提供できる。
【００４３】
請求項２の発明に係るセグメント供給装置によれば、前記前後位置規制手段は、前記セグメントの前端面が当接するストッパと同セグメントの後端面を押圧するヨーイング振れ止めジャッキとを前記横行フレーム上に有し、前記左右位置規制手段は、前記横行フレーム上方に横架された支持バーと該支持バーに横向きに対向配置された左右一対のセンタリングジャッキとを有するので、簡単なジャッキ構造でセグメント及び吊り金具のセンタリングと吊り金具の方向付けを自動的に行える。
【００４４】
請求項３の発明に係るセグメント供給装置によれば、前記センタリングジャッキの伸縮ロッド先端と吊り金具とは、互いに左右方向に直角な平面同士で当接し得るようになっているので、吊り金具の方向付けが簡単な構造で確実に行える。
【００４５】
請求項４の発明に係るトンネル掘削機によれば、筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、前記掘削機本体の後部に支持されてセグメントを既設トンネルの内壁面に組み付けるエレクタ装置とを具えたトンネル掘削機において、前記エレクタ装置は前記セグメントにねじ込まれた吊り金具に対し着脱可能な把持部材と該把持部材を吊り金具に対し着脱させるアクチュエータとを有する保持グリップを具えると共に、同エレクタ装置へ前記セグメントを供給するセグメント供給装置を設け、該セグメント供給装置は架台上を前後方向へ移動可能な前後フレームと該前後フレーム上を左右方向へ移動可能な横行フレームとを有し、前記横行フレーム上に搬入された前記セグメントを押圧して前記吊り金具の前後位置を規制する前後位置規制手段と、前記横行フレーム上方に位置して前記吊り金具を直接挾圧して当該吊り金具の左右位置を規制する左右位置規制手段とを具えたので、自動エレクタを有効に活用して作業者の負担を軽減すると共に工期の短縮により施工コストの削減が図れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示すシールド掘削機の概略側断面図である。
【図２】図１のII−II線断面図である。
【図３】エレクタ装置における保持グリップの正面図である。
【図４】図３のIV−IV線断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ線断面図である。
【図６】保持グリップにおけるセグメント吊り具の拡大断面図である。
【図７】セグメント供給装置の側面図である。
【図８】図７のVIII矢視図である。
【図９】セグメント供給装置の作用説明図である。
【符号の説明】
１ 泥水式シールド掘削機
２ 掘削機本体
３ カッタヘッド
４ カッタビッド
５ コピーカッタ
６ リングギア
７ カッタ旋回モータ
８ 駆動ギア
９バルクヘッド
１０ チャンバ
１１ 送泥管
１２ 排泥管
１３ アジテータ
１４ シールドジャッキ
１５ スプレッダ
１６ 支持壁
１７ 支持筒
１８ エレクタ装置
１９ 旋回リング
２０ 昇降アーム
２１ 保持グリップ
２２ ガイドローラ群
２３ リングギア
２４ 駆動モータ
２５ 駆動ギア
２６ 外筒（ガイド筒）
２７ ブラケット
２８ 内筒（ガイドロッド）
２９ 昇降ジャッキ
３０ 昇降アーム（昇降体）
３１ 第１グリップボックス
３２ 第２グリップボックス
３３ ピッチングジャッキ
３４ 第３グリップボックス
３５ スライドジャッキ
３６ スライドガイド
３７ セグメント吊り具
３８ セグメントサポート
３９ サポートジャッキ
４０ サポート外筒
４１ サポート内筒
４２ セグメント吊り具ガイド
４３ 揺動支点ピン
４４ 球面軸受
４５ 支持ブラケット
４６ ピン
５１ 筒状ケーシング
５２ 回転軸
５２ａ，５２ｂ 油通路
５３ 引張りスプリング
５４ 回転モータ
５５ 駆動ピニオン
５６ リングギア
５７ キー
５８ ロータリジョイント
５９ 配管ブロック
６０ 油圧ジャッキ（アクチュエータ）
６１ 連結棒
６２ 吊り用ピン（把持部材）
７０ セグメント供給装置
７０Ａ 前後位置規制装置部
７０Ｂ 左右位置規制装置部
７１ ホイストビーム
７２ 架台
７３ 前後リニアガイド
７４ 供給ジャッキ
７５ 前後フレーム
７６ 横行リニアガイド
７７ ロックジャッキ
７８ 横行フレーム
７９ ストップ
８０ ヨーイング振れ止めジャッキ
８１ ブラケット
８２ 支持フレーム
８３ ブラケット
８４ アーム
８５ アームジャッキ
８６ 支持バー
８７ センタリングジャッキ
９０ 吊り金具回収箱
Ｓ セグメント
Ｗ 吊り金具
Ｐａ，Ｐｂ 給，排ポート
Ｔａ，Ｔｂ 給，排ポート
Ｈａ，Ｈｂ 油圧ホース
Claims (4)
- セグメントにねじ込まれた吊り金具に対し着脱可能な把持部材と該把持部材を吊り金具に対し着脱させるアクチュエータとを有する保持グリップを具え、前記セグメントを既設トンネルの内壁面にリング状に組み付けるエレクタ装置へ前記セグメントを供給する装置であって、架台上を前後方向へ移動可能な前後フレームと該前後フレーム上を左右方向へ移動可能な横行フレームとを有し、前記横行フレーム上に搬入された前記セグメントを押圧して前記吊り金具の前後位置を規制する前後位置規制手段と、前記横行フレーム上方に位置して前記吊り金具を直接挾圧して当該吊り金具の左右位置を規制する左右位置規制手段とを設けたことを特徴とするセグメント供給装置。
- 請求項１記載のセグメント供給装置において、前記前後位置規制手段は、前記セグメントの前端面が当接するストッパと同セグメントの後端面を押圧するヨーイング振れ止めジャッキとを前記横行フレーム上に有し、前記左右位置規制手段は、前記横行フレーム上方に横架された支持バーと該支持バーに横向きに対向配置された左右一対のセンタリングジャッキとを有することを特徴とするセグメント供給装置。
- 請求項２記載のセグメント供給装置において、前記センタリングジャッキの伸縮ロッド先端と吊り金具とは、互いに左右方向に直角な平面同士で当接し得るようになっていることを特徴とするセグメント供給装置。
- 筒状の掘削機本体と、該掘削機本体を前進させる推進ジャッキと、前記掘削機本体の前部に駆動回転可能に装着されたカッタヘッドと、前記掘削機本体の後部に支持されてセグメントを既設トンネルの内壁面に組み付けるエレクタ装置とを具えたトンネル掘削機において、前記エレクタ装置は前記セグメントにねじ込まれた吊り金具に対し着脱可能な把持部材と該把持部材を吊り金具に対し着脱させるアクチュエータとを有する保持グリップを具えると共に、同エレクタ装置へ前記セグメントを供給するセグメント供給装置を設け、該セグメント供給装置は架台上を前後方向へ移動可能な前後フレームと該前後フレーム上を左右方向へ移動可能な横行フレームとを有し、前記横行フレーム上に搬入された前記セグメントを押圧して前記吊り金具の前後位置を規制する前後位置規制手段と、前記横行フレーム上方に位置して前記吊り金具を直接挾圧して当該吊り金具の左右位置を規制する左右位置規制手段とを具えたことを特徴とするトンネル掘削機。
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