JP3933337B2 - シールド掘進機のセグメント組立設備 - Google Patents

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トンネルを掘削するシールド掘進機において、シールド掘進機の後部でセグメントを組立てて覆工するセグメント組立設備に関する。
【０００２】
【従来の技術】
たとえばトンネルの内面にセグメントを組立てて覆工する場合、シールド掘進機の後部には、セグメントを組立てるセグメント組立設備が設置されている。このセグメント組立設備は、坑内後方から搬入されたセグメントピースを保持して組立位置に位置決めするセグメント組立装置や、位置決めされたセグメントピースを既設セグメントピースに連結固定する締結装置などが具備されている。従来セグメントピースの連結具として、ボルト・ナットを使用するボルト連結式の締結装置が主流であったが、近年装着容易な締結ピンを用いてセグメントピースを締結するピン連結式の締結装置が見られるようになった。
【０００３】
これら従来の締結装置は、セグメント組立装置のセグメント保持フレームの両側部に配設されており、位置決めされた新設セグメントピースと既設セグメントピースとを複数の連結具により連結固定するように構成されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記従来構成において、ボルト連結式の締結装置の場合、連結具が軽量のボルト・ナット等の場合には、１リング分程度のボルト・ナットを締結装置に保持させることができるが、ピン連結式の締結装置の場合、幾分重量のあるコッターピンを数多く締結装置に保持させることは困難である。そのため、特にピン連結式の締結装置では、締結作業の終了毎に、次のコッターピンをコッターピン供給部に取りに戻る必要があり、そのため、特にピン連結式では、組立装置のセグメント保持フレームの動作行程が増えてセグメントの組立作業の能率を低下させる一因となっていた。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決して、効率良くセグメントを組立てることができるシールド掘進機のセグメント組立設備を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、シールド掘進機のシールド本体後部に配設されてセグメントピースを所定位置に移送し位置決めするセグメント組立装置と、位置決めされた既設セグメントピースと新設セグメントピースの連結部を連結部品により締結する締結装置とを具備したシールド掘進機のセグメント組立設備であって、前記セグメント組立装置に、シールド本体後部に設けられた支持壁に回転自在に支持された旋回フレームと、この旋回フレームに支持されたセグメント保持フレームとを設け、前記締結装置に、前記支持壁で旋回フレームの外周部にシールド軸心を中心として全周にわたって設けられた旋回リングレールと、前記セグメント保持フレームより前部で前記旋回リングレール上に移動自在に配置された旋回台車と、この旋回台車に半径方向に出退自在に設けられた出退フレームと、この出退フレームに連結部品を連結部に装着してセグメントを締結する締結機とを具備したものである。
【０００７】
上記構成によれば、セグメント組立装置とは別に締結装置を旋回移動させることができるので、セグメント組立装置によるセグメントピースの位置決め作業中でも、締結装置に連結金具を供給することができ、異なる作業を並行して実施することができるので、作業能率をより向上することができる。
【０００８】
また請求項２記載の構成によれば、旋回リングレール上に複数の旋回台車を配置し、これら旋回台車にそれぞれ対応して複数の連結部品供給部をシールド本体側に設置したものである。
【０００９】
上記構成によれば、複数の旋回台車によりそれぞれ締結作業と連結部品の受給作業とを能率良く行うことができるとともに、各旋回台車ごとに設けられた連結部品供給部により、連結部品の受給を待ち時間なしに行うことができ、さらに締結作業の能率を向上させることができる。
【００１０】
さらに請求項３の発明は、連結部品は、セグメントピースの連結部に打込んで締結するコッターピンであり、締結機は、コッターピンを保持して連結部に挿入可能な把持装置とコッターピンを連結部に打込む打込み装置とで構成されたものである。
【００１１】
上記構成によれば、比較的重量のある締結機に多く保持させることができないコッターピンでは、その供給作業を多く必要とするが、セグメント組立装置とは別々に動作する締結装置により、よりスムーズにコッターピンの受給作業を行うことができる。
【００１２】
さらにまた請求項４記載の発明は、請求項３の構成において、コッターピンは、シールド本体に隣接するセグメントピースのピース間連結部にシールド軸心方向に打込まれてセグメントリングを形成する水平コッターピンであり、締結機の打込み装置は、水平コッターピンをピース間連結部にシールド軸心方向に打込む打込みシリンダにより構成されたものである。
【００１３】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るセグメント組立設備の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１４】
図６に示すように、シールド掘進機１（図１，２）の後部で組立てられるセグメント１０は、複数のセグメントピース２を周方向に締結されたセグメントリング３を軸心方向に連結して組立てられるもので、周方向に隣接するセグメントピース２のピース間連結部４に、複数の連結具であるＨ形断面の水平コッターピン５がシールド軸心方向に打込まれて連結され、また隣接するセグメントリング３間のリング間連結部６に連結具である複数の垂直コッターピン７が打込まれて連結されている。
【００１５】
前記ピース間連結部４は、セグメントピース２のシールド軸に平行に両端面にそれぞれ上下一対のコッター挿入穴８Ａ，８Ｂがシールド軸心方向に形成され、これらコッター挿入穴８Ａ，８Ｂの前後位置に水平コッター５を嵌合可能な締結金具９Ａ，９Ｂがそれぞれ埋設されている。なお、ピース間連結部４では、セグメントピース２の端面で２分割された締結金具９Ａ，９Ｂが突き合わされ、水平コッターピン５が嵌入可能なＨ形断面のコッター穴が形成される。
【００１６】
図１，図２に示すように、シールド掘進機１の後部には、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１１と、前記水平コッターピン５を打込んでピース間連結部４を締結するピン連結式の締結装置であるコッター打込み装置１２Ａ，１２Ｂとがそれぞれ独立して配設されている。
【００１７】
前記セグメント組立装置１１は、シールド本体１ａの後部に設けられた支持壁１３に旋回軸受１４を介して旋回フレーム１５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１４の外周側の旋回フレーム１５に設けられたリングギヤ１６と、このリングギヤ１６に噛み合い旋回駆動モータ１７に回転駆動される駆動ピニオン１８とからなる旋回駆動装置１９により回転駆動される。またこの旋回フレーム１５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２１、旋回微調整シリンダ２２、ヨーイング用シリンダ２３、ローリング用シリンダ２４、スライド用シリンダ２７およびピッチング用シリンダ２８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２５が設けられており、このセグメント保持フレーム２５に設けられたセグメント把持装置２６によりセグメントピース２が保持される。
【００１８】
コッター打込み装置１２Ａ，１２Ｂは、図３，図４に示すように、固定側である旋回フレーム１５の外周の支持壁１３に、支持部材３１を介してシールド軸心を中心とする旋回リングレール３２が取付けられており、この旋回リングレール３２に２台の旋回台車３３が複数の旋回ガイドローラ３４を介して旋回移動自在に案内されている。これら旋回台車３３には、旋回リングレール３２の内周部に取付けられたリング内歯ギヤ３８に噛み合う旋回移動用ピニオン３５と、この旋回移動用ピニオン３５を回転駆動する油圧式旋回移動モータ３６とを有する旋回移動装置３７が設けられている。また旋回台車３３には、ガイドロッド４２を介して半径方向に出退自在な出退フレーム４１が配設され、位置決め用出退シリンダ４３により出退駆動される。
【００１９】
この出退フレーム４１には、ピース間連結部４のコッター挿入穴８Ａ，８Ｂに対応して、２つの支持フレーム４４Ａ，４４Ｂがそれぞれ角度調整装置４５Ａ，４５Ｂを介して接線方向に沿う軸心周りに打込み角度を調整自在に設けられている。またこれら支持フレーム４４Ａ，４４Ｂには、シールド軸心方向に沿う出退レール４６Ａ，４６Ｂを介して押込み台４７Ａ，４７Ｂが配置され、図示しない挿入用シリンダにより押込み台４７Ａ，４７Ｂがピース間連結部４に対して接近離間移動される。
【００２０】
さらにこれら押込み台４７Ａ，４７Ｂには、シフト用シリンダ４８Ａ，４８Ｂにより外周側の押込み位置と内周側の補充位置との間でシフトされるシフトフレーム４９Ａ，４９Ｂがそれぞれガイドレール５３Ａ，５３Ｂを介して配設され、これらシフトフレーム４９Ａ，４９Ｂには、水平コッターピン５，５および打込み治具５０，５０をそれぞれ保持可能な一対の把持レバー５１Ａ，５１Ｂと、水平コッターピン５，５および打込み治具５０，５０を打込む打込みシリンダ５２Ａ，５２Ｂからなる締結機５４Ａ，５４Ｂが搭載されている。またこの把持レバー５１は図示しない公知の開閉機構により開閉される。さらに打込みシリンダ５２Ａ，５２Ｂは、把持レバー５１Ａ，５１Ｂの後部に配置されてその打込みロッド５２ａを把持レバー５１Ａ，５１Ｂ間から突出して水平コッターピン５または打込み治具５０，５０を打込み、また打込んだ打込み治具５０，５０を打込みロッド５２ａの先端部に係止してコッター挿入穴８Ａ，８Ｂから抜出すことができる。
【００２１】
一方、図１に示すように、コッター打込み装置１２Ａ，１２Ｂの外周部でシールド本体１ａの左右両側には、それぞれ水平コッターピン５を出退フレーム４１のシフトフレーム４９Ａ，４９Ｂにそれぞれ供給する連結部品供給部である２台のコッター供給装置６１Ａ，６１Ｂが各旋回台車３３毎に配設されている。したがって、３台の旋回台車３３であれば３台のコッター供給装置が設けられることになる。なお、これら水平コッターピン５は、奥側と手前側との２種類が装備されており、奥側コッターピン５は手前側の締結金具９Ａを通過自在で奥側締結金具９Ｂに嵌入締結可能に形成されている。
【００２２】
次いでセグメントの組立動作を説明する。
【００２３】
１．セグメント組立装置１１により新設セグメント２がセグメント保持フレーム２５に保持されて目的位置に位置決めされると、ピース間連結部４に対応する位置に旋回リングレール３２に案内された旋回台車３３が停止され、位置決め用出退シリンダ４３が伸展されて出退フレーム４１がピース間連結部４に対向して停止される。
【００２４】
２．コッター挿入穴８Ａ，８Ｂに対向する支持フレーム４４Ａ，４４Ｂでは、把持レバー５１Ａ，５１Ｂにより奥側水平コッターピン５，５が把持されて押込み台４７Ａ，４７Ｂがコッター挿入穴８Ａ，８Ｂ側に移動され、奥側水平コッターピン５，５がコッター挿入穴８Ａ，８Ｂの手前側締結金具９Ａ，９Ａに挿入される。
【００２５】
３．把持レバー５１Ａ，５１Ｂが開放されるとともに、押込み台４７Ａ，４７Ｂが元の位置に後退され、さらにシフト用シリンダ４８Ａ，４８Ｂにより押込み位置から補充位置にシフトされる。そして把持レバー５１Ａ，５１Ｂにより打込み治具５０，５０が把持されてシフト用シリンダ４８Ａ，４８Ｂにより打込み位置に復帰される。
【００２６】
４．押込み台４７Ａ，４７Ｂがコッター挿入穴８Ａ，８Ｂ側に移動されて把持レバー５１Ａ，５１Ｂに把持された打込み治具５０，５０がコッター挿入穴８Ａ，８Ｂから手前側締結金具９Ａ，９Ａに挿入されて押込まれ、これにより奥側水平コッターピン５，５が奥に押し出されて先端部が奥側締結金具９Ｂ，９Ｂに挿入される。そして把持レバー５１Ａ，５１Ｂが開放されると、打込みシリンダ５２Ａ，５２Ｂが起動されて打込みロッド５２ａ，５２ａにより打込み治具５０，５０が打込まれ、打込み治具５０，５０により奥側水平コッターピン５，５が奥側締結金具９Ｂ，９Ｂに嵌入締結される。
【００２７】
５．打込みシリンダ５２Ａ，５２Ｂが収縮されて打込みロッド５２ａ，５２ａの先端部に抜け止めされた打込み治具５０，５０が元の位置に戻されると、さらに把持レバー５１Ａ，５１Ｂにより打込み治具５０，５０が把持され、押込み台４７Ａ，４７Ｂが後退されて押込み位置にもどされて回収され、さらに補充位置にシフトされて保持される。
【００２８】
６．出退フレーム４１Ａ，４１Ｂが後退されて旋回台車３３がコッター供給装置６１Ａ，６１Ｂの対応位置まで移動され、手前側水平コッターピン５，５を受け取った後、元の打込み位置に復帰される。そして、手前側水平コッターピン５，５が把持レバー５１Ａ，５１Ｂに把持されて押込み台４７Ａ，４７Ｂがコッター挿入穴８Ａ，８Ｂ側に移動され、手前側水平コッターピン５の先端部がコッター挿入穴８Ａ，８Ｂの手前側締結金具９Ａ，９Ａに挿入された後、打込みシリンダ５２Ａ，５２Ｂが伸展されて打込みロッド５２ａ，５２ａにより手前側水平コッターピン５，５が手前側締結金具９Ａ，９Ａに嵌入される。
【００２９】
なお、ここで、手前側水平コッターピン５の嵌入作業を、他方の旋回台車のコッター打込み装置１２Ａ，１２Ｂを使用してもよい。
【００３０】
上記実施の形態によれば、セグメント組立装置１１とは別々に旋回移動する２台の旋回台車３３に、出退フレーム４１Ａ，４４Ｂを介して水平コッターピン５，５を把持し先端部を締結金具９Ａ，９Ｂに挿入する把持レバー５１Ａ，５１Ｂと、コッターピン５，５を締結金具９Ａ，９Ｂに打込む打込みシリンダ５２Ａ，５２Ｂとをそれぞれ設けたので、セグメントピース２の受取り、搬送、位置決め作業とは別に、水平コッターピン５の受取りや締結作業を進めることができる。したがって、セグメント組立装置に一体に締結装置が設けられた従来例に比較して、作業行程を少なくすることができ、能率良くセグメント組立締結作業を実施することができる。また２台の旋回台車３３毎にコッター供給装置６１Ａ，６１Ｂを設置したので、コッターの受渡しに要する時間をより短縮することができる。またセグメント組立装置１１のコンパクト化、軽量化、簡素化を図ることができる。
【００３１】
上記実施の形態では、締結装置であるコッター打込み装置１２Ａ，１２Ｂを水平コッターピン５によりピース間連結部４を締結するものとしたが、これを垂直コッターピン７によるピース間連結部４およびリング間連結部６の締結装置としてもよい。さらに連結具をコッターピンとしたが、これに限るものではなく、ボルト・ナットであってもよい。さらにまた、自動組立装置に適用したが、手動組立装置にも適用可能である。
【００３２】
【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、セグメント組立装置とは別に締結装置を旋回移動自在に設けたので、セグメント組立装置によるセグメントピースの位置決め作業と、締結装置による連結金具の供給作業とを別々に並行して実施することができ、作業能率を向上することができる。
【００３３】
また請求項２記載の構成によれば、複数の旋回台車により締結作業を能率良く施工することができるとともに、各旋回台車ごとに設けられた連結部品供給部により、連結部品の供給を待ち時間なしに行うことができ、さらに締結作業の能率を向上させることができる。
【００３４】
さらに請求項３の構成によれば、比較的重量のあり締結機に多く保持させることができないコッターピンでは、その供給作業を多く必要とするが、セグメント組立装置とは別々に動作する締結装置により、スムーズに供給作業を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るセグメント組立設備の実施の形態を示す全体背面図である。
【図２】同セグメント組立設備の全体側面断面図である。
【図３】同セグメント組立設備のコッター打込み装置を示す正面図である。
【図４】同セグメント組立設備のコッター打込み装置を示す側面断面図である。
【図５】同コッター打込み装置によるコッターピンの打込み状態を示す側面断面図である。
【図６】同セグメントの組立状態を示す一部切欠き斜視図である。
【符号の説明】
１ シールド掘進機
２ セグメントピース
４ ピース間連結部
５ 水平コッターピン
８Ａ，８Ｂ コッター挿入穴
９Ａ，９Ｂ 締結金具
１１ セグメント組立装置
１２Ａ，１２Ｂ コッター打込み装置
３２ 旋回リングレール
３３ 旋回台車
３７ 旋回移動装置
４１ 出退フレーム
４３ 位置決め用出退シリンダ
４４Ａ，４４Ｂ 支持フレーム
４７Ａ，４７Ｂ 押込み台
４９Ａ，４９Ｂ シフトフレーム
５０ 打込み治具
５１Ａ，５１Ｂ 把持レバー
５２Ａ，５２Ｂ 打込みシリンダ
５４Ａ，５４Ｂ 締結機
６１Ａ，６１Ｂ コッター供給装置

Claims (4)

1. シールド掘進機のシールド本体後部に配設されてセグメントピースを所定位置に移送し位置決めするセグメント組立装置と、位置決めされた既設セグメントピースと新設セグメントピースの連結部を連結部品により締結する締結装置とを具備したシールド掘進機のセグメント組立設備であって、
   前記セグメント組立装置に、シールド本体後部に設けられた支持壁に回転自在に支持された旋回フレームと、この旋回フレームに支持されたセグメント保持フレームとを設け、
   前記締結装置に、前記支持壁で旋回フレームの外周部にシールド軸心を中心として全周にわたって設けられた旋回リングレールと、前記セグメント保持フレームより前部で前記旋回リングレール上に移動自在に配置された旋回台車と、この旋回台車に半径方向に出退自在に設けられた出退フレームと、この出退フレームに連結部品を連結部に装着してセグメントを締結する締結機とを具備した
   ことを特徴とするシールド掘進機のセグメント組立設備。
2. 旋回リングレール上に複数の旋回台車を配置し、
   これら旋回台車にそれぞれ対応して複数の連結部品供給部をシールド本体側に設置した
   ことを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機のセグメント組立設備。
3. 連結部品は、セグメントピースの連結部に打込んで締結するコッターピンであり、
   締結機は、コッターピンを保持して連結部に挿入可能な把持装置とコッターピンを連結部に打込む打込み装置とで構成された
   ことを特徴とする請求項１または２記載のシールド掘進機のセグメント組立設備。
4. コッターピンは、シールド本体に隣接するセグメントピースのピース間連結部にシールド軸心方向に打込まれてセグメントリングを形成する水平コッターピンであり、
   締結機の打込み装置は、水平コッターピンをピース間連結部にシールド軸心方向に打込む打込みシリンダにより構成された
   ことを特徴とする請求項３記載のシールド掘進機のセグメント組立設備。

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