JP3979752B2 - 矩形シールド掘進機の覆工体組立装置 - Google Patents
矩形シールド掘進機の覆工体組立装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦長または横長など比較的縦横の比率が大きい長方形断面のトンネルを掘削する矩形シールド掘進機の後部に配設され、覆工部材を組立てる覆工体組立装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円形断面や矩形断面掘削用のシールド掘進機の後部で、セグメント組立装置により組立てられるセグメントは、円弧断面を有する矩形や台形のセグメントピースを組立てたり、縦横の比率が小さい矩形のセグメントピースが多く、内部が比較的広いため、機器類に制約されるもののセグメントピースの取り扱いに比較的自由度があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、たとえば超大口径で矩形断面のトンネルを掘削しようとする場合、短辺部および長辺部を複数に分割してこれら分割部を矩形シールド掘進機により掘削し、シールド掘進機の後部で組立てられるセグメントを互いに連結して隔壁として使用し、内部をくり貫くことが考えられる。この場合、矩形シールド掘進機により掘削するトンネルは最も効率の良い縦横の比率が大きい長方形断面となる。
【０００４】
このような縦横の比率が大きい長方形断面のトンネル内に組立てられる覆工体は、一対の短辺部と一対の長辺部から構成されており、長辺部を複数に分割した場合であっても長尺となり、たとえ長辺部を分割した場合であっても、組立に際して、狭い既設覆工体内やシールド掘進機の後部において長尺の覆工部材の取り扱いがむずかしいという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決して、狭い既設覆工体内やシールド掘進機後部で長尺の覆工部材をスムーズで安定して取り扱うことができ、効率良く覆工体を組立てることができる矩形シールド掘進機の覆工体組立装置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記載の矩形シールド掘進機の覆工体組立装置は、長方形断面のトンネルを掘削するシールド掘進機の後部に配置されて、長尺状の覆工部材によりトンネル内に長方形断面の覆工体を組立てる矩形シールド掘進機の覆工体組立装置において、シールド掘進機のシールド本体に、長辺方向移動機構と短辺方向移動機構と軸心方向移動機構を介して可動フレームを移動自在に配設するとともに、この可動フレームにそれぞれ起伏回動機構を介してシールド軸心に直交する水平軸心周りに回動自在な左右一対の保持フレームを設け、一対の保持フレームのうち、一方の保持フレームの長さ方向の両端側に、それぞれ起伏回動機構の水平軸を中心とする接線軸心周りに回動自在な屈折フレームと、これら屈折フレームをそれぞれ回動可能な屈折用駆動装置とを有する屈折回動機構を設け、一方の保持フレームの両屈折フレームと、他方の保持フレームの長さ方向の両端側に、それぞれ前記覆工部材の内面に設けられた被把持部に係合する把持具を有する把持装置を設け、両屈折フレームにそれぞれ設けられた２つの把持装置、または他方の保持フレームの両端側に設けられた２つの把持装置により、それぞれ長辺部の覆工部材を保持させ、一方の屈折フレームに設けられた１つの把持装置により短辺部の覆工部材を保持させるように構成したものである。
【０００７】
また請求項２の矩形シールド掘進機の覆工体組立装置は、長方形断面のトンネルを掘削するシールド掘進機の後部に配置されて、長尺状の覆工部材によりトンネル内に長方形断面の覆工体を組立てる矩形シールド掘進機の覆工体組立装置において、シールド掘進機のシールド本体に、長辺方向移動機構と短辺方向移動機構と軸心方向移動機構を介して可動フレームを移動自在に配設するとともに、この可動フレームにそれぞれ起伏回動機構を介してシールド軸心に直交する水平軸心周りに回動自在な左右一対の保持フレームを設け、一対の保持フレームの２組の対称端部の一方に、それぞれ前記起伏回動機構の水平軸を中心とする接線軸心周りに回動自在な屈折フレームと、これら屈折フレームをそれぞれ回動可能な屈折用駆動装置とを有する屈折回動機構を設け、両保持フレームの屈折フレームと他方の端側に、それぞれ前記覆工部材の内面に設けられた被把持部に係合する把持具を有する把持装置を設け、屈折フレームと他方の端側にそれぞれ設けられた２つの把持装置により長辺部の覆工部材を保持させ、屈折フレームに設けられた１つの把持装置により短辺部の覆工部材を保持させるように構成したものである。
【０００８】
上記請求項１または２記載の構成によれば、シールド軸心方向に沿って水平方向に供給された単体または一対の長辺部の覆工体を、シールド軸心方向に沿わせた水平姿勢の両保持フレームの両端側、または屈折フレームに設けられた把持装置により保持させ、起伏回動機構により、両覆工体をそれぞれ長辺に沿う姿勢とし、長辺方向移動機構と短辺方向移動機構と軸心方向移動機構により、両覆工体をそれぞれ所定位置に位置決めすることにより、トンネル内に長方形断面の覆工体を組立てることができる。したがって、各保持フレームにそれぞれ覆工体を保持することができるので、次の覆工体の受取りに要する時間を省略でき、組立のサイクルタイムを短縮することができる。
【０００９】
また屈折フレームに設けられた把持装置により短辺部の覆工体を屈折フレームに保持させ、長辺方向に沿う姿勢から長辺方向の端部側に移動させつつ屈折回動機構により短辺部の覆工体を短辺に沿う姿勢に回動することができる。したがって、排土装置などの支援部材（障害物）がシールド軸心方向にわたって配設された場合でも、その側部を通過させて短辺位置に容易に位置決めすることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、各保持フレームの端側または屈折フレームに設けられた把持装置の把持具を、１つの基準点を中心に所定範囲で揺動させる微調整機構を介して配設し、前記微調整機構により把持装置に保持された覆工部材の姿勢を微調整可能に構成したものである。
上記構成によれば、各保持フレームにそれぞれ微調整機構を設けたので、保持された覆工体の姿勢を正確に調整することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る矩形シールド掘進機の覆工体組立設備の実施の形態を図１〜図１７に基づいて説明する。
この縦長矩形シールド掘進機１は、図１〜図４に示すように、シールド本体２の前部に、複数（３連）のメインカッタヘッド３Ａ〜３Ｃと複数（四隅位置）のサブカッタヘッド４Ａ〜４Ｄが配置されて、縦長の矩形断面を掘削するように構成されている。そしてこのシールド本体２の後部には、掘削されたトンネル内に覆工体７を組立てる覆工体組立装置５と、この覆工体組立装置５に覆工部材である鋼殻７ａ〜７ｆを供給する覆工部材供給装置６が配設されている。
【００１２】
この覆工体組立装置５により組立てられる覆工体７は、図４に示すように、たとえば長辺：短辺の比が約３：１の縦長の長方形枠形で、下短辺鋼殻７ａ、上短辺鋼殻７ｂと、コーナー部を有する上下二分割の上下左右長辺鋼殻７ｃ〜７ｆとで構成され、図１１（ａ）〜（ｄ）に示す手順で矩形状に組立られる。さらに、左右長辺鋼殻７ｃ〜７ｆ間の中間位置に一定間隔をあけて中柱である補強材７ｇが水平方向に取り付けられ、覆工体７内の空間が上中下の空間７Ｈ，７Ｍ，７Ｌに３分割されている。またこの覆工部材はコンクリート製セグメントにより構成してもよいが、ここでは鋼製の殻体、すなわち鋼殻７ａ〜７ｆが採用されている。さらにこれら鋼殻７ａ〜７ｆにおける連結部は、組立てる手順と嵌合方向とにより所定の傾斜面に形成されている。
【００１３】
前記シールド掘進機１のシールド本体２は、継手シール部２１および屈折ジャッキ２２により屈折自在に連結された前胴２ａおよび後胴２ｂからなり、前胴２ａの前部に土圧を保持する圧力隔壁２３が設けられている。そしてこの圧力隔壁２３には、それぞれの駆動軸が貫通されてカッタヘッド３Ａ〜３Ｃ，４Ａ〜４Ｄが回転自在に支持されるとともに、圧力隔壁２３の背面に配置されたカッタ駆動装置２４，２５により各カッタヘッド３Ａ〜３Ｃ，４Ａ〜４Ｄがそれぞれ回転駆動される。またこの圧力隔壁２３には、カッタヘッド３Ａ〜３Ｃ，４Ａ〜４Ｄにより掘削された土砂を排出する支援部材の一部を構成するスクリュー式排土装置２６が貫設され、このスクリュー式排土装置２６により掘削部における崩壊土圧を保持しつつ掘削された土砂を圧力隔壁２３の下部から覆工体７の下空間７Ｌに沿って後方に排出している。ここでいう支援部材は、この排土装置２６と、電源ケーブルや信号送受ケーブル、油圧配管やエア配管などにより構成される。そして前胴２ａの後部には、覆工体組立装置５により組立てられた覆工体７を反力受けとしてシールド本体２を推進する複数の推進ジャッキ２７が配設されている。
【００１４】
覆工部材供給装置６は中空間７Ｍに配置されて、各鋼殻７ａ〜７ｆを内面がそれぞれシールド軸心Ｏに向くように対向して配置するとともに、シールド軸心Ｏ方向に沿って長さ方向に供給するもので、図示しない部材搬入用ホイストと送り出しテーブル装置１１により構成される。この送り出しテーブル装置１１は、図示しないガイド手段によりシールド軸心Ｏ方向に移動自在に案内された供給テーブル１２と、この供給テーブル１２を２段に移動させる供給駆動装置（油圧シリンダ装置）１３とを具備し、各鋼殻７ａ〜７ｆの後部底面を供給テーブル１２上に載置して係止部材１２ａにより後端部が保持されることにより、各鋼殻７ａ〜７ｆの前部が前方に張り出す片持ち状に支持され、供給駆動装置１３により供給テーブル１２を介して鋼殻７ａ〜７ｆを覆工体組立装置５の鋼殻受渡し位置に送り出すことができる。
【００１５】
シールド本体２の後部に設けられた覆工体組立装置５は、図５，図６に示すように、長辺方向移動機構３１と短辺方向移動機構３２と軸心方向移動機構３３を介して移動自在に可動フレーム３４が配設されている。そして、この可動フレーム３４の後部に起伏回動機構３０を介して左右一対の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂが設けられている。また、これら保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにはそれぞれ把持具３６ａを有する複数（図では４個）の把持装置３６Ａ〜３６Ｄが設けられている。
【００１６】
前記長辺方向移動機構３１は、後胴２ｂの左右の長辺スキンプレート内面にそれぞれ敷設された昇降ビーム４１に、複数のガイドローラ４２を介して昇降体４３が昇降自在に案内されている。また昇降ビーム４１に長辺方向に沿って昇降用ラック４４が敷設されており、昇降体４３の昇降駆動装置（駆動モータ）４５により回転駆動される昇降用ピニオン４６がラック４４にそれぞれ噛合されて構成されている。
【００１７】
また短辺方向移動機構３２は、昇降体４３にシフト用レールおよびスラストガイドからなるガイド部材４７を介して横行体４８Ａ，４８Ｂが上下二段に移動自在に支持され、昇降体４３と横行体４８Ａとの間、および横行体４８Ａ，４８Ｂ間に複数のシフト用駆動装置（油圧シリンダ）４９Ａ，４９Ｂが連結されて構成されている。
【００１８】
さらに軸心方向移動機構３３は、下段の横行体４８Ｂのガイド枠とこれに案内されるガイドビームからなる出退ガイド手段５１を介して、出退フレーム５２がシールド軸心Ｏ方向に出退自在に支持されており、横行体４８Ｂと出退フレーム５２との間に出退駆動装置（油圧シリンダまたは油圧ジャッキ）５３が連結されて出退フレーム５２が出退移動される。
【００１９】
前記起伏回動機構３０は、出退フレーム５２の後端部に設けられた軸受に、シールド軸心Ｏと直交する水平軸３７を介して起伏フレーム３８が９０度の範囲で回動自在に配設され、水平軸３７に起伏レバー３７ａを介して連結された起伏駆動装置（油圧ジャッキ）３９により起伏フレーム３８を介して保持フレーム３５Ａ，３５Ｂをシールド軸心Ｏに沿う水平姿勢から長辺に沿う垂直姿勢に変位させることができる。
【００２０】
このトンネル前方に向って左側の保持フレーム３５Ａは、図７，図８に示すように、起伏フレーム３８に設けられた枠体状の支持枠部５４にスライドフレーム５５が長さ方向にスライド自在に支持され、スライドフレーム５５が位置決め昇降装置（油圧シリンダまたは油圧ジャッキ）５６により所定範囲で長さ方向に移動される。またスライドフレーム５５の上端部および下端部には、それぞれ屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂを介して上下屈折フレーム５８Ａ，５８Ｂがそれぞれ回動自在に設けられており、これら上下屈折フレーム５８Ａ，５８Ｂに微調整機構５９Ａ，５９Ｂを介して把持装置３６Ａ，３６Ｂがそれぞれ設けられている。
【００２１】
この把持装置３６Ａ〜３６Ｄは、図１０に示すように、鋼殻７ａ〜７ｆの内面の所定位置に位置決め用の被把持部である被把持穴７ｈが設けられており、これら保持フレーム３５Ａ，３５Ｂには、被把持穴７ｈに係合するＴ形の把持具３６ａと、この把持具３６ａを軸心周りに９０度往復回動させる把持具回動装置３６ｂとを具備し、把持具３６ａを被把持穴７ｈに嵌合させた後、把持具回動装置３６ｂによりたとえば約９０度回動させて、鋼殻７ａ〜７ｆと把持装置３６Ａ〜３６Ｄとを連結固定することができる。
【００２２】
また微調整機構５９Ａ，５９Ｂは、図７，図８に示すように、保持された鋼殻７ａ〜７ｆを揺動して姿勢をピッチング補正およびローリング補正するためのもので、屈折フレーム５８Ａまたは５８Ｂの収納部に、把持装置３６Ａ，３６Ｂを設けた姿勢調製板６１Ａ，６１Ｂがそれぞれ出退自在でかつ傾動自在に配置されている。すなわち、上部の屈折フレーム５８Ａに配置された姿勢調製板６１Ａは、一方側（上端側）が球面軸受（基準点）６２を介して傾動自在に支持されるとともに、他方側が左右一対の出退微調整装置（油圧ジャッキ）６３Ａ，６３Ｂにより幅方向に間隔をあけて支持され、出退調整装置６３Ａ，６３Ｂの出力ロッドと姿勢調製板６１Ａの間に球面軸受６０Ａ，６０Ｂがそれぞれ介装されている。また、下部の屈折フレーム５８Ｂに配置された姿勢調製板６１Ｂの一方（上端側）側の１個所と他方（下端側）の２個所がそれぞれ出退微調整装置（油圧ジャッキ）６３Ｃ〜６３Ｅにより支持され、出退調整装置６３Ｂの出力ロッドと姿勢調製板６１Ｂが球面軸受６０Ｃ〜６０Ｅを介して連結されている。また一方の微調整機構５９Ａ，５９Ｂ単独でも姿勢調整することができる。
【００２３】
したがって、これら微調整機構５９Ａ，５９Ｂが関連して動作されることにより、２つの把持装置３６Ａ，３６Ｂにより保持された鋼殻７ｃ〜７ｆを、各出退微調整装置６３Ａ〜６３Ｅにより球面軸受６２を中心にピッチング方向およびローリング方向に揺動させてその姿勢を微調整することができる。
また前記屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂは、スライドフレーム５５のブラケットに水平軸３７を中心とする接線方向の屈折ピン６７Ａ，６７Ｂを介して屈折フレーム５８Ａ，５８Ｂが回動自在に支持され、屈折用駆動装置（油圧シリンダまたは油圧ジャッキ）６８Ａ，６８Ｂにより、屈折フレーム５８Ａ，５８Ｂがそれぞれ屈折ピン６７Ａ，６７Ｂを中心に約９０°の範囲で内側に屈折される。
【００２４】
したがって、下短辺鋼殻７ａを把持装置３６Ｂを介して下屈折フレーム５８Ｂに垂直姿勢で保持させた状態で、位置決め昇降装置５６によりスライドフレーム５５を下方にスライドさせつつ、屈折用駆動装置６８Ｂにより屈折フレーム５８Ｂが水平に折り曲げられることで、下短辺鋼殻７ａをスクリュー式排土装置２６の側部から下部に挿入することができる。
【００２５】
一方、トンネル前方に向って右側の保持フレーム３５Ｂは、図９に示すように、枠体状の支持枠部６４にスライドフレーム６５が長さ方向にスライド自在に支持され、スライドフレーム６５が位置決め昇降装置（油圧シリンダまたは油圧ジャッキ）６６により所定範囲で昇降移動されている。またスライドフレーム６５の上端部および下端部には、左側の保持フレーム３５Ａと同一の構造の微調整機構５９Ａ，５９Ｂを介して把持装置３６Ｃ，３６Ｄが設けられている。
【００２６】
次に覆工体組立装置５による覆工体７の組立方法を図１１〜図１６を参照して説明する。
この覆工体７は、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、まず下短辺鋼殻７ａが供給されて位置決めされ、次に下部から順に下左長辺鋼殻７ｃ，下右長辺鋼殻７ｄ、次いで上右長辺鋼殻７ｆ、上左長辺鋼殻７ｅ、最後に上短辺鋼殻７ｂが組立てられる。
【００２７】
１）覆工部材供給装置６の送り出しテーブル装置１１により、下短辺鋼殻７ａがシールド軸心Ｏ方向に沿って搬入され、受渡し位置に突出される。
２）下短辺鋼殻７ａは、起伏回動機構３０により軸心方向に沿う水平姿勢にされた左側の保持フレーム３５Ａの下屈折フレーム５８Ｂに把持装置３６Ｂを介して保持される。そして、起伏回動機構３０により下短辺鋼殻７ａが長辺に沿う垂直姿勢に回動される。
【００２８】
３）長辺方向移動機構３１により下方に移動されるとともに、短辺方向移動機構３２により外側にシフトされ、さらに軸心方向移動機構３３により位置調整されて、スクリュー式排土装置２６の左側部に移動される。さらに図１２に示すように、位置決め昇降装置５６によりスライドフレーム５５を下方にスライドさせつつ、屈折用駆動装置６２Ｂにより屈折フレーム５８Ｂを折り曲げることで、下短辺鋼殻７ａを仮想線で示す垂直姿勢から実線で示す水平姿勢に変向しつつスクリュー式排土装置２６の側部を迂回してその下部に挿入する。そして下短辺鋼殻７ａの姿勢が微調整機構５９Ｂにより微調整されて適正位置に位置決めされる。
【００２９】
４）次いで、覆工部材供給装置６から左右の下長辺鋼殻７ｃ，７ｄがそれぞれシールド軸心Ｏ方向に沿って搬入され、左右の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ２つの把持装置３５Ａ〜３５Ｄを介して保持される。そして、左右の下長辺鋼殻７ｃ，７ｄが起伏回動機構３０により長辺に沿う垂直姿勢に回動される。次に、図１３に示すように、左の下長辺鋼殻７ｃが長辺方向移動機構３１および短辺方向移動機構３２ならびに軸心方向移動機構３３により所定位置に移動され、さらに位置決め昇降装置６６により下降されてその姿勢が微調整機構５９Ｂにより微調整され、適正位置に位置決めされる。さらに、図１４に示すように、右の下長辺鋼殻７ｄが長辺方向移動機構３１および短辺方向移動機構３２ならびに軸心方向移動機構３３により所定位置に移動されて位置決めされ、姿勢が微調整機構５９Ａ，５９Ｂにより微調整されて適正位置に位置決めされる。
【００３０】
５）次いで４）と同様に、覆工部材供給装置６により左右の上長辺鋼殻７ｅ，７ｆがシールド軸心Ｏ方向に沿って搬入され、左右の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ２つの把持装置３５Ａ〜３５Ｄを介して保持される。そして、起伏回動機構３０により左右の上長辺鋼殻７ｅ，７ｆが長辺に沿う垂直姿勢に回動される。次に、右の上長辺鋼殻７ｆが長辺方向移動機構３１および短辺方向移動機構３２ならびに軸心方向移動機構３３により所定位置に移動されて位置決めされ、姿勢が微調整機構５９Ａ，５９Ｂにより微調整されて適正位置に位置決めされる。さらに、左の上長辺鋼殻７ｅが長辺方向移動機構３１および短辺方向移動機構３２ならびに軸心方向移動機構３３により所定位置に移動されて位置決めされ、姿勢が微調整機構５９Ａ，５９Ｂにより微調整されて適正位置に位置決めされる。
【００３１】
６）次いで１）と同様に、覆工部材供給装置６により上短辺鋼殻７ｂがシールド軸心Ｏ方向に沿って搬入され、左の保持フレーム３５Ａの上屈折フレーム５８Ａに把持装置３６Ａを介して保持される。そして、起伏回動機構３０により長辺に沿う垂直姿勢に回動される。さらに長辺方向移動機構３１および短辺方向移動機構３２ならびに軸心方向移動機構３３により、左上長辺鋼殻７ｅの前部に配置され、さらに位置決め昇降装置５６によりスライドフレーム５５を上方にスライドさせつつ、屈折用駆動装置６２Ａにより屈折フレーム５８Ａを折り曲げることで、上短辺鋼殻７ｂを垂直姿勢から水平姿勢に変向しつつ上短辺部前方に位置決めし、さらに微調整機構５９Ａにより微調整されるとともに、軸心方向移動機構３３により後退移動されて左右の上長辺鋼殻７ｅ，７ｆの間の適正位置に位置決めされる。
【００３２】
上記実施の形態によれば、下短辺鋼殻７ａ、上短辺鋼殻７ｂと、一対の下左右長辺鋼殻７ｃ，７ｄおよび上左右長辺鋼殻７ｅ，７ｆを、覆工部材供給装置６によりシールド軸心Ｏ方向に沿わせた水平姿勢で供給する。そして、一対の下左右長辺鋼殻７ｃ，７ｄは、覆工体組立装置５の左右の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ把持装置３６Ａ〜３６Ｄを介して同時に保持させ、起伏回動機構３０により、各鋼殻７ｃ〜７ｆをそれぞれ長辺に沿う姿勢とし、長辺方向移動機構３１と短辺方向移動機構３２と軸心方向移動機構３３により、各鋼殻７ｃ〜７ｆをそれぞれ所定位置に位置決めすることにより、トンネル内に長方形断面の覆工体７を組立てることができる。このように、左右の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにより一対ずつ下左右長辺鋼殻７ｃ，７ｄまたは上左右長辺鋼殻７ｅ，７ｆを同時に保持することができるので、次の鋼殻７ａ〜７ｆの受取りに要する移動時間を省略でき、組立のサイクルタイムを短縮することができる。
【００３３】
また保持フレーム３５Ａの下屈折フレーム５８Ｂに下短辺鋼殻７ａを保持させ、位置決め昇降装置５６によりスライドフレーム５５を下降させつつ屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂにより下短辺鋼殻７ａを短辺に沿う水平姿勢にすることができ、排土装置２６などの支援部材（障害物）がシールド軸心Ｏ方向にわたって存在する場合でも、その側部を通過させて迂回させその下部の短辺位置に容易に位置決めすることができる。もちろん上短辺鋼殻７ｂについても、同様に行うことができる。
【００３４】
さらに、各保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ微調整機構５９Ａ，５９Ｂを介して把持装置３６Ａ〜３６Ｄを設けたので、下左右長辺鋼殻７ｃ，７ｄおよび上左右長辺鋼殻７ｅ，７ｆの長尺鋼殻の姿勢を協動してピッチング補正およびローリング補正し正確に位置決めすることができる。もちろん単一で保持される下短辺鋼殻７ａまたは上短辺鋼殻７ｂであっても、各微調整機構５９Ａ，５９Ｂによりそれぞれ姿勢をピッチング補正およびローリング補正して微調整することができる。
【００３５】
なお、上記実施の形態では、縦長の矩形断面を掘削する矩形シールド掘進機について説明したが、横長の矩形断面を掘削する矩形シールド掘進機についても同様に構成することができ、必要に応じて、各部材の昇降を横行に、横行およびシフトを昇降に、左右を上下に、上下を左右にそれぞれ読み替えることで同様に構成することができる。
【００３６】
また、上記実施の形態では、左保持フレームに３５Ａの上部および下部に屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂを設けたが、右保持フレームに３５Ｂの上部および下部に設けてもよく、さらに左右の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂの２組の対称端部の一方に、すなわち左保持フレームに３５Ａの上部と右保持フレームに３５Ｂの下部に屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂを設けてもよく、あるいは左保持フレームに３５Ａの下部と右保持フレームに３５Ｂの上部に屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂを設けても同様の作用効果を奏することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１または２記載の発明によれば、シールド軸心方向に沿って水平方向に供給された単体または一対の長辺部の覆工体を、シールド軸心方向に沿わせた水平姿勢の両保持フレームの屈折フレームを含む両端側に設けられた把持装置を介して保持させ、起伏回動機構により、両覆工体をそれぞれ長辺に沿う姿勢とし、長辺方向移動機構と短辺方向移動機構と軸心方向移動機構により、両覆工体をそれぞれ所定位置に位置決めすることにより、トンネル内に長方形断面の覆工体を組立てることができる。したがって、各保持フレームにそれぞれ覆工体を保持することができるので、次の覆工体の受取りに要する時間を省略でき、組立のサイクルタイムを短縮することができる。
【００３８】
また屈折フレームに設けられた把持装置により短辺部の覆工体を屈折フレームに保持させ、長辺方向に沿う姿勢から長辺方向の端部側に移動させつつ屈折回動機構により短辺部の覆工体を短辺に沿う姿勢に回動することができる。したがって、排土装置などの支援部材（障害物）がシールド軸心方向にわたって配設された場合でも、その側部を通過させて短辺位置に容易に位置決めすることができる。
【００３９】
請求項３記載の発明によれば、各保持フレームにそれぞれ微調整機構を設けたので、保持された覆工体の姿勢を正確に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る矩形シールド掘進機の実施の形態を示す全体側面図である。
【図２】同矩形シールド掘進機の覆工体組立装置を示す正面図である。
【図３】同覆工体組立装置を示す平面断面図である。
【図４】同覆工体組立装置を示す背面図である。
【図５】同覆工体組立装置を示す拡大側面図である。
【図６】同覆工体組立装置を示す拡大平面図である。
【図７】同覆工体組立装置の左保持フレームを示す正面図である。
【図８】同覆工体組立装置の左保持フレームを示す側面断面図である。
【図９】同覆工体組立装置の右保持フレームを示す正面図である。
【図１０】同覆工体組立装置の把持装置の把持具を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は同覆工体組立装置による鋼殻の組立手順を示す斜視図である。
【図１２】同覆工体組立装置による下短辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【図１３】同覆工体組立装置による下左長辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【図１４】同覆工体組立装置による下右長辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【図１５】同覆工体組立装置による上右長辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【図１６】同覆工体組立装置による上左長辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【図１７】同覆工体組立装置による上短辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【符号の説明】
Ｏ シールド軸心
１ シールド掘進機
４ 覆工体組立装置
５ 覆工部材供給装置
７ 覆工体
７ａ〜７ｆ 鋼殻
２６ 排土装置
３０ 起伏回動装置
３１ 長辺方向移動装置
３２ 短辺方向移動装置
３３ 軸心方向移動装置
３４ 可動フレーム
３５Ａ，３５Ｂ 保持フレーム
３６Ａ〜３６Ｄ 把持装置
５６，６６ 位置決め昇降装置
５７Ａ，５７Ｂ 屈折回動機構
５８Ａ，５８Ｂ 屈折フレーム
５９Ａ，５９Ｂ 微調整機構
【発明の属する技術分野】
本発明は、縦長または横長など比較的縦横の比率が大きい長方形断面のトンネルを掘削する矩形シールド掘進機の後部に配設され、覆工部材を組立てる覆工体組立装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、円形断面や矩形断面掘削用のシールド掘進機の後部で、セグメント組立装置により組立てられるセグメントは、円弧断面を有する矩形や台形のセグメントピースを組立てたり、縦横の比率が小さい矩形のセグメントピースが多く、内部が比較的広いため、機器類に制約されるもののセグメントピースの取り扱いに比較的自由度があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、たとえば超大口径で矩形断面のトンネルを掘削しようとする場合、短辺部および長辺部を複数に分割してこれら分割部を矩形シールド掘進機により掘削し、シールド掘進機の後部で組立てられるセグメントを互いに連結して隔壁として使用し、内部をくり貫くことが考えられる。この場合、矩形シールド掘進機により掘削するトンネルは最も効率の良い縦横の比率が大きい長方形断面となる。
【０００４】
このような縦横の比率が大きい長方形断面のトンネル内に組立てられる覆工体は、一対の短辺部と一対の長辺部から構成されており、長辺部を複数に分割した場合であっても長尺となり、たとえ長辺部を分割した場合であっても、組立に際して、狭い既設覆工体内やシールド掘進機の後部において長尺の覆工部材の取り扱いがむずかしいという問題があった。
【０００５】
本発明は上記問題点を解決して、狭い既設覆工体内やシールド掘進機後部で長尺の覆工部材をスムーズで安定して取り扱うことができ、効率良く覆工体を組立てることができる矩形シールド掘進機の覆工体組立装置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記載の矩形シールド掘進機の覆工体組立装置は、長方形断面のトンネルを掘削するシールド掘進機の後部に配置されて、長尺状の覆工部材によりトンネル内に長方形断面の覆工体を組立てる矩形シールド掘進機の覆工体組立装置において、シールド掘進機のシールド本体に、長辺方向移動機構と短辺方向移動機構と軸心方向移動機構を介して可動フレームを移動自在に配設するとともに、この可動フレームにそれぞれ起伏回動機構を介してシールド軸心に直交する水平軸心周りに回動自在な左右一対の保持フレームを設け、一対の保持フレームのうち、一方の保持フレームの長さ方向の両端側に、それぞれ起伏回動機構の水平軸を中心とする接線軸心周りに回動自在な屈折フレームと、これら屈折フレームをそれぞれ回動可能な屈折用駆動装置とを有する屈折回動機構を設け、一方の保持フレームの両屈折フレームと、他方の保持フレームの長さ方向の両端側に、それぞれ前記覆工部材の内面に設けられた被把持部に係合する把持具を有する把持装置を設け、両屈折フレームにそれぞれ設けられた２つの把持装置、または他方の保持フレームの両端側に設けられた２つの把持装置により、それぞれ長辺部の覆工部材を保持させ、一方の屈折フレームに設けられた１つの把持装置により短辺部の覆工部材を保持させるように構成したものである。
【０００７】
また請求項２の矩形シールド掘進機の覆工体組立装置は、長方形断面のトンネルを掘削するシールド掘進機の後部に配置されて、長尺状の覆工部材によりトンネル内に長方形断面の覆工体を組立てる矩形シールド掘進機の覆工体組立装置において、シールド掘進機のシールド本体に、長辺方向移動機構と短辺方向移動機構と軸心方向移動機構を介して可動フレームを移動自在に配設するとともに、この可動フレームにそれぞれ起伏回動機構を介してシールド軸心に直交する水平軸心周りに回動自在な左右一対の保持フレームを設け、一対の保持フレームの２組の対称端部の一方に、それぞれ前記起伏回動機構の水平軸を中心とする接線軸心周りに回動自在な屈折フレームと、これら屈折フレームをそれぞれ回動可能な屈折用駆動装置とを有する屈折回動機構を設け、両保持フレームの屈折フレームと他方の端側に、それぞれ前記覆工部材の内面に設けられた被把持部に係合する把持具を有する把持装置を設け、屈折フレームと他方の端側にそれぞれ設けられた２つの把持装置により長辺部の覆工部材を保持させ、屈折フレームに設けられた１つの把持装置により短辺部の覆工部材を保持させるように構成したものである。
【０００８】
上記請求項１または２記載の構成によれば、シールド軸心方向に沿って水平方向に供給された単体または一対の長辺部の覆工体を、シールド軸心方向に沿わせた水平姿勢の両保持フレームの両端側、または屈折フレームに設けられた把持装置により保持させ、起伏回動機構により、両覆工体をそれぞれ長辺に沿う姿勢とし、長辺方向移動機構と短辺方向移動機構と軸心方向移動機構により、両覆工体をそれぞれ所定位置に位置決めすることにより、トンネル内に長方形断面の覆工体を組立てることができる。したがって、各保持フレームにそれぞれ覆工体を保持することができるので、次の覆工体の受取りに要する時間を省略でき、組立のサイクルタイムを短縮することができる。
【０００９】
また屈折フレームに設けられた把持装置により短辺部の覆工体を屈折フレームに保持させ、長辺方向に沿う姿勢から長辺方向の端部側に移動させつつ屈折回動機構により短辺部の覆工体を短辺に沿う姿勢に回動することができる。したがって、排土装置などの支援部材（障害物）がシールド軸心方向にわたって配設された場合でも、その側部を通過させて短辺位置に容易に位置決めすることができる。
【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１または２記載の構成において、各保持フレームの端側または屈折フレームに設けられた把持装置の把持具を、１つの基準点を中心に所定範囲で揺動させる微調整機構を介して配設し、前記微調整機構により把持装置に保持された覆工部材の姿勢を微調整可能に構成したものである。
上記構成によれば、各保持フレームにそれぞれ微調整機構を設けたので、保持された覆工体の姿勢を正確に調整することができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係る矩形シールド掘進機の覆工体組立設備の実施の形態を図１〜図１７に基づいて説明する。
この縦長矩形シールド掘進機１は、図１〜図４に示すように、シールド本体２の前部に、複数（３連）のメインカッタヘッド３Ａ〜３Ｃと複数（四隅位置）のサブカッタヘッド４Ａ〜４Ｄが配置されて、縦長の矩形断面を掘削するように構成されている。そしてこのシールド本体２の後部には、掘削されたトンネル内に覆工体７を組立てる覆工体組立装置５と、この覆工体組立装置５に覆工部材である鋼殻７ａ〜７ｆを供給する覆工部材供給装置６が配設されている。
【００１２】
この覆工体組立装置５により組立てられる覆工体７は、図４に示すように、たとえば長辺：短辺の比が約３：１の縦長の長方形枠形で、下短辺鋼殻７ａ、上短辺鋼殻７ｂと、コーナー部を有する上下二分割の上下左右長辺鋼殻７ｃ〜７ｆとで構成され、図１１（ａ）〜（ｄ）に示す手順で矩形状に組立られる。さらに、左右長辺鋼殻７ｃ〜７ｆ間の中間位置に一定間隔をあけて中柱である補強材７ｇが水平方向に取り付けられ、覆工体７内の空間が上中下の空間７Ｈ，７Ｍ，７Ｌに３分割されている。またこの覆工部材はコンクリート製セグメントにより構成してもよいが、ここでは鋼製の殻体、すなわち鋼殻７ａ〜７ｆが採用されている。さらにこれら鋼殻７ａ〜７ｆにおける連結部は、組立てる手順と嵌合方向とにより所定の傾斜面に形成されている。
【００１３】
前記シールド掘進機１のシールド本体２は、継手シール部２１および屈折ジャッキ２２により屈折自在に連結された前胴２ａおよび後胴２ｂからなり、前胴２ａの前部に土圧を保持する圧力隔壁２３が設けられている。そしてこの圧力隔壁２３には、それぞれの駆動軸が貫通されてカッタヘッド３Ａ〜３Ｃ，４Ａ〜４Ｄが回転自在に支持されるとともに、圧力隔壁２３の背面に配置されたカッタ駆動装置２４，２５により各カッタヘッド３Ａ〜３Ｃ，４Ａ〜４Ｄがそれぞれ回転駆動される。またこの圧力隔壁２３には、カッタヘッド３Ａ〜３Ｃ，４Ａ〜４Ｄにより掘削された土砂を排出する支援部材の一部を構成するスクリュー式排土装置２６が貫設され、このスクリュー式排土装置２６により掘削部における崩壊土圧を保持しつつ掘削された土砂を圧力隔壁２３の下部から覆工体７の下空間７Ｌに沿って後方に排出している。ここでいう支援部材は、この排土装置２６と、電源ケーブルや信号送受ケーブル、油圧配管やエア配管などにより構成される。そして前胴２ａの後部には、覆工体組立装置５により組立てられた覆工体７を反力受けとしてシールド本体２を推進する複数の推進ジャッキ２７が配設されている。
【００１４】
覆工部材供給装置６は中空間７Ｍに配置されて、各鋼殻７ａ〜７ｆを内面がそれぞれシールド軸心Ｏに向くように対向して配置するとともに、シールド軸心Ｏ方向に沿って長さ方向に供給するもので、図示しない部材搬入用ホイストと送り出しテーブル装置１１により構成される。この送り出しテーブル装置１１は、図示しないガイド手段によりシールド軸心Ｏ方向に移動自在に案内された供給テーブル１２と、この供給テーブル１２を２段に移動させる供給駆動装置（油圧シリンダ装置）１３とを具備し、各鋼殻７ａ〜７ｆの後部底面を供給テーブル１２上に載置して係止部材１２ａにより後端部が保持されることにより、各鋼殻７ａ〜７ｆの前部が前方に張り出す片持ち状に支持され、供給駆動装置１３により供給テーブル１２を介して鋼殻７ａ〜７ｆを覆工体組立装置５の鋼殻受渡し位置に送り出すことができる。
【００１５】
シールド本体２の後部に設けられた覆工体組立装置５は、図５，図６に示すように、長辺方向移動機構３１と短辺方向移動機構３２と軸心方向移動機構３３を介して移動自在に可動フレーム３４が配設されている。そして、この可動フレーム３４の後部に起伏回動機構３０を介して左右一対の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂが設けられている。また、これら保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにはそれぞれ把持具３６ａを有する複数（図では４個）の把持装置３６Ａ〜３６Ｄが設けられている。
【００１６】
前記長辺方向移動機構３１は、後胴２ｂの左右の長辺スキンプレート内面にそれぞれ敷設された昇降ビーム４１に、複数のガイドローラ４２を介して昇降体４３が昇降自在に案内されている。また昇降ビーム４１に長辺方向に沿って昇降用ラック４４が敷設されており、昇降体４３の昇降駆動装置（駆動モータ）４５により回転駆動される昇降用ピニオン４６がラック４４にそれぞれ噛合されて構成されている。
【００１７】
また短辺方向移動機構３２は、昇降体４３にシフト用レールおよびスラストガイドからなるガイド部材４７を介して横行体４８Ａ，４８Ｂが上下二段に移動自在に支持され、昇降体４３と横行体４８Ａとの間、および横行体４８Ａ，４８Ｂ間に複数のシフト用駆動装置（油圧シリンダ）４９Ａ，４９Ｂが連結されて構成されている。
【００１８】
さらに軸心方向移動機構３３は、下段の横行体４８Ｂのガイド枠とこれに案内されるガイドビームからなる出退ガイド手段５１を介して、出退フレーム５２がシールド軸心Ｏ方向に出退自在に支持されており、横行体４８Ｂと出退フレーム５２との間に出退駆動装置（油圧シリンダまたは油圧ジャッキ）５３が連結されて出退フレーム５２が出退移動される。
【００１９】
前記起伏回動機構３０は、出退フレーム５２の後端部に設けられた軸受に、シールド軸心Ｏと直交する水平軸３７を介して起伏フレーム３８が９０度の範囲で回動自在に配設され、水平軸３７に起伏レバー３７ａを介して連結された起伏駆動装置（油圧ジャッキ）３９により起伏フレーム３８を介して保持フレーム３５Ａ，３５Ｂをシールド軸心Ｏに沿う水平姿勢から長辺に沿う垂直姿勢に変位させることができる。
【００２０】
このトンネル前方に向って左側の保持フレーム３５Ａは、図７，図８に示すように、起伏フレーム３８に設けられた枠体状の支持枠部５４にスライドフレーム５５が長さ方向にスライド自在に支持され、スライドフレーム５５が位置決め昇降装置（油圧シリンダまたは油圧ジャッキ）５６により所定範囲で長さ方向に移動される。またスライドフレーム５５の上端部および下端部には、それぞれ屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂを介して上下屈折フレーム５８Ａ，５８Ｂがそれぞれ回動自在に設けられており、これら上下屈折フレーム５８Ａ，５８Ｂに微調整機構５９Ａ，５９Ｂを介して把持装置３６Ａ，３６Ｂがそれぞれ設けられている。
【００２１】
この把持装置３６Ａ〜３６Ｄは、図１０に示すように、鋼殻７ａ〜７ｆの内面の所定位置に位置決め用の被把持部である被把持穴７ｈが設けられており、これら保持フレーム３５Ａ，３５Ｂには、被把持穴７ｈに係合するＴ形の把持具３６ａと、この把持具３６ａを軸心周りに９０度往復回動させる把持具回動装置３６ｂとを具備し、把持具３６ａを被把持穴７ｈに嵌合させた後、把持具回動装置３６ｂによりたとえば約９０度回動させて、鋼殻７ａ〜７ｆと把持装置３６Ａ〜３６Ｄとを連結固定することができる。
【００２２】
また微調整機構５９Ａ，５９Ｂは、図７，図８に示すように、保持された鋼殻７ａ〜７ｆを揺動して姿勢をピッチング補正およびローリング補正するためのもので、屈折フレーム５８Ａまたは５８Ｂの収納部に、把持装置３６Ａ，３６Ｂを設けた姿勢調製板６１Ａ，６１Ｂがそれぞれ出退自在でかつ傾動自在に配置されている。すなわち、上部の屈折フレーム５８Ａに配置された姿勢調製板６１Ａは、一方側（上端側）が球面軸受（基準点）６２を介して傾動自在に支持されるとともに、他方側が左右一対の出退微調整装置（油圧ジャッキ）６３Ａ，６３Ｂにより幅方向に間隔をあけて支持され、出退調整装置６３Ａ，６３Ｂの出力ロッドと姿勢調製板６１Ａの間に球面軸受６０Ａ，６０Ｂがそれぞれ介装されている。また、下部の屈折フレーム５８Ｂに配置された姿勢調製板６１Ｂの一方（上端側）側の１個所と他方（下端側）の２個所がそれぞれ出退微調整装置（油圧ジャッキ）６３Ｃ〜６３Ｅにより支持され、出退調整装置６３Ｂの出力ロッドと姿勢調製板６１Ｂが球面軸受６０Ｃ〜６０Ｅを介して連結されている。また一方の微調整機構５９Ａ，５９Ｂ単独でも姿勢調整することができる。
【００２３】
したがって、これら微調整機構５９Ａ，５９Ｂが関連して動作されることにより、２つの把持装置３６Ａ，３６Ｂにより保持された鋼殻７ｃ〜７ｆを、各出退微調整装置６３Ａ〜６３Ｅにより球面軸受６２を中心にピッチング方向およびローリング方向に揺動させてその姿勢を微調整することができる。
また前記屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂは、スライドフレーム５５のブラケットに水平軸３７を中心とする接線方向の屈折ピン６７Ａ，６７Ｂを介して屈折フレーム５８Ａ，５８Ｂが回動自在に支持され、屈折用駆動装置（油圧シリンダまたは油圧ジャッキ）６８Ａ，６８Ｂにより、屈折フレーム５８Ａ，５８Ｂがそれぞれ屈折ピン６７Ａ，６７Ｂを中心に約９０°の範囲で内側に屈折される。
【００２４】
したがって、下短辺鋼殻７ａを把持装置３６Ｂを介して下屈折フレーム５８Ｂに垂直姿勢で保持させた状態で、位置決め昇降装置５６によりスライドフレーム５５を下方にスライドさせつつ、屈折用駆動装置６８Ｂにより屈折フレーム５８Ｂが水平に折り曲げられることで、下短辺鋼殻７ａをスクリュー式排土装置２６の側部から下部に挿入することができる。
【００２５】
一方、トンネル前方に向って右側の保持フレーム３５Ｂは、図９に示すように、枠体状の支持枠部６４にスライドフレーム６５が長さ方向にスライド自在に支持され、スライドフレーム６５が位置決め昇降装置（油圧シリンダまたは油圧ジャッキ）６６により所定範囲で昇降移動されている。またスライドフレーム６５の上端部および下端部には、左側の保持フレーム３５Ａと同一の構造の微調整機構５９Ａ，５９Ｂを介して把持装置３６Ｃ，３６Ｄが設けられている。
【００２６】
次に覆工体組立装置５による覆工体７の組立方法を図１１〜図１６を参照して説明する。
この覆工体７は、図１１（ａ）〜（ｄ）に示すように、まず下短辺鋼殻７ａが供給されて位置決めされ、次に下部から順に下左長辺鋼殻７ｃ，下右長辺鋼殻７ｄ、次いで上右長辺鋼殻７ｆ、上左長辺鋼殻７ｅ、最後に上短辺鋼殻７ｂが組立てられる。
【００２７】
１）覆工部材供給装置６の送り出しテーブル装置１１により、下短辺鋼殻７ａがシールド軸心Ｏ方向に沿って搬入され、受渡し位置に突出される。
２）下短辺鋼殻７ａは、起伏回動機構３０により軸心方向に沿う水平姿勢にされた左側の保持フレーム３５Ａの下屈折フレーム５８Ｂに把持装置３６Ｂを介して保持される。そして、起伏回動機構３０により下短辺鋼殻７ａが長辺に沿う垂直姿勢に回動される。
【００２８】
３）長辺方向移動機構３１により下方に移動されるとともに、短辺方向移動機構３２により外側にシフトされ、さらに軸心方向移動機構３３により位置調整されて、スクリュー式排土装置２６の左側部に移動される。さらに図１２に示すように、位置決め昇降装置５６によりスライドフレーム５５を下方にスライドさせつつ、屈折用駆動装置６２Ｂにより屈折フレーム５８Ｂを折り曲げることで、下短辺鋼殻７ａを仮想線で示す垂直姿勢から実線で示す水平姿勢に変向しつつスクリュー式排土装置２６の側部を迂回してその下部に挿入する。そして下短辺鋼殻７ａの姿勢が微調整機構５９Ｂにより微調整されて適正位置に位置決めされる。
【００２９】
４）次いで、覆工部材供給装置６から左右の下長辺鋼殻７ｃ，７ｄがそれぞれシールド軸心Ｏ方向に沿って搬入され、左右の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ２つの把持装置３５Ａ〜３５Ｄを介して保持される。そして、左右の下長辺鋼殻７ｃ，７ｄが起伏回動機構３０により長辺に沿う垂直姿勢に回動される。次に、図１３に示すように、左の下長辺鋼殻７ｃが長辺方向移動機構３１および短辺方向移動機構３２ならびに軸心方向移動機構３３により所定位置に移動され、さらに位置決め昇降装置６６により下降されてその姿勢が微調整機構５９Ｂにより微調整され、適正位置に位置決めされる。さらに、図１４に示すように、右の下長辺鋼殻７ｄが長辺方向移動機構３１および短辺方向移動機構３２ならびに軸心方向移動機構３３により所定位置に移動されて位置決めされ、姿勢が微調整機構５９Ａ，５９Ｂにより微調整されて適正位置に位置決めされる。
【００３０】
５）次いで４）と同様に、覆工部材供給装置６により左右の上長辺鋼殻７ｅ，７ｆがシールド軸心Ｏ方向に沿って搬入され、左右の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ２つの把持装置３５Ａ〜３５Ｄを介して保持される。そして、起伏回動機構３０により左右の上長辺鋼殻７ｅ，７ｆが長辺に沿う垂直姿勢に回動される。次に、右の上長辺鋼殻７ｆが長辺方向移動機構３１および短辺方向移動機構３２ならびに軸心方向移動機構３３により所定位置に移動されて位置決めされ、姿勢が微調整機構５９Ａ，５９Ｂにより微調整されて適正位置に位置決めされる。さらに、左の上長辺鋼殻７ｅが長辺方向移動機構３１および短辺方向移動機構３２ならびに軸心方向移動機構３３により所定位置に移動されて位置決めされ、姿勢が微調整機構５９Ａ，５９Ｂにより微調整されて適正位置に位置決めされる。
【００３１】
６）次いで１）と同様に、覆工部材供給装置６により上短辺鋼殻７ｂがシールド軸心Ｏ方向に沿って搬入され、左の保持フレーム３５Ａの上屈折フレーム５８Ａに把持装置３６Ａを介して保持される。そして、起伏回動機構３０により長辺に沿う垂直姿勢に回動される。さらに長辺方向移動機構３１および短辺方向移動機構３２ならびに軸心方向移動機構３３により、左上長辺鋼殻７ｅの前部に配置され、さらに位置決め昇降装置５６によりスライドフレーム５５を上方にスライドさせつつ、屈折用駆動装置６２Ａにより屈折フレーム５８Ａを折り曲げることで、上短辺鋼殻７ｂを垂直姿勢から水平姿勢に変向しつつ上短辺部前方に位置決めし、さらに微調整機構５９Ａにより微調整されるとともに、軸心方向移動機構３３により後退移動されて左右の上長辺鋼殻７ｅ，７ｆの間の適正位置に位置決めされる。
【００３２】
上記実施の形態によれば、下短辺鋼殻７ａ、上短辺鋼殻７ｂと、一対の下左右長辺鋼殻７ｃ，７ｄおよび上左右長辺鋼殻７ｅ，７ｆを、覆工部材供給装置６によりシールド軸心Ｏ方向に沿わせた水平姿勢で供給する。そして、一対の下左右長辺鋼殻７ｃ，７ｄは、覆工体組立装置５の左右の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ把持装置３６Ａ〜３６Ｄを介して同時に保持させ、起伏回動機構３０により、各鋼殻７ｃ〜７ｆをそれぞれ長辺に沿う姿勢とし、長辺方向移動機構３１と短辺方向移動機構３２と軸心方向移動機構３３により、各鋼殻７ｃ〜７ｆをそれぞれ所定位置に位置決めすることにより、トンネル内に長方形断面の覆工体７を組立てることができる。このように、左右の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにより一対ずつ下左右長辺鋼殻７ｃ，７ｄまたは上左右長辺鋼殻７ｅ，７ｆを同時に保持することができるので、次の鋼殻７ａ〜７ｆの受取りに要する移動時間を省略でき、組立のサイクルタイムを短縮することができる。
【００３３】
また保持フレーム３５Ａの下屈折フレーム５８Ｂに下短辺鋼殻７ａを保持させ、位置決め昇降装置５６によりスライドフレーム５５を下降させつつ屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂにより下短辺鋼殻７ａを短辺に沿う水平姿勢にすることができ、排土装置２６などの支援部材（障害物）がシールド軸心Ｏ方向にわたって存在する場合でも、その側部を通過させて迂回させその下部の短辺位置に容易に位置決めすることができる。もちろん上短辺鋼殻７ｂについても、同様に行うことができる。
【００３４】
さらに、各保持フレーム３５Ａ，３５Ｂにそれぞれ微調整機構５９Ａ，５９Ｂを介して把持装置３６Ａ〜３６Ｄを設けたので、下左右長辺鋼殻７ｃ，７ｄおよび上左右長辺鋼殻７ｅ，７ｆの長尺鋼殻の姿勢を協動してピッチング補正およびローリング補正し正確に位置決めすることができる。もちろん単一で保持される下短辺鋼殻７ａまたは上短辺鋼殻７ｂであっても、各微調整機構５９Ａ，５９Ｂによりそれぞれ姿勢をピッチング補正およびローリング補正して微調整することができる。
【００３５】
なお、上記実施の形態では、縦長の矩形断面を掘削する矩形シールド掘進機について説明したが、横長の矩形断面を掘削する矩形シールド掘進機についても同様に構成することができ、必要に応じて、各部材の昇降を横行に、横行およびシフトを昇降に、左右を上下に、上下を左右にそれぞれ読み替えることで同様に構成することができる。
【００３６】
また、上記実施の形態では、左保持フレームに３５Ａの上部および下部に屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂを設けたが、右保持フレームに３５Ｂの上部および下部に設けてもよく、さらに左右の保持フレーム３５Ａ，３５Ｂの２組の対称端部の一方に、すなわち左保持フレームに３５Ａの上部と右保持フレームに３５Ｂの下部に屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂを設けてもよく、あるいは左保持フレームに３５Ａの下部と右保持フレームに３５Ｂの上部に屈折回動機構５７Ａ，５７Ｂを設けても同様の作用効果を奏することができる。
【００３７】
【発明の効果】
以上に述べたごとく請求項１または２記載の発明によれば、シールド軸心方向に沿って水平方向に供給された単体または一対の長辺部の覆工体を、シールド軸心方向に沿わせた水平姿勢の両保持フレームの屈折フレームを含む両端側に設けられた把持装置を介して保持させ、起伏回動機構により、両覆工体をそれぞれ長辺に沿う姿勢とし、長辺方向移動機構と短辺方向移動機構と軸心方向移動機構により、両覆工体をそれぞれ所定位置に位置決めすることにより、トンネル内に長方形断面の覆工体を組立てることができる。したがって、各保持フレームにそれぞれ覆工体を保持することができるので、次の覆工体の受取りに要する時間を省略でき、組立のサイクルタイムを短縮することができる。
【００３８】
また屈折フレームに設けられた把持装置により短辺部の覆工体を屈折フレームに保持させ、長辺方向に沿う姿勢から長辺方向の端部側に移動させつつ屈折回動機構により短辺部の覆工体を短辺に沿う姿勢に回動することができる。したがって、排土装置などの支援部材（障害物）がシールド軸心方向にわたって配設された場合でも、その側部を通過させて短辺位置に容易に位置決めすることができる。
【００３９】
請求項３記載の発明によれば、各保持フレームにそれぞれ微調整機構を設けたので、保持された覆工体の姿勢を正確に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る矩形シールド掘進機の実施の形態を示す全体側面図である。
【図２】同矩形シールド掘進機の覆工体組立装置を示す正面図である。
【図３】同覆工体組立装置を示す平面断面図である。
【図４】同覆工体組立装置を示す背面図である。
【図５】同覆工体組立装置を示す拡大側面図である。
【図６】同覆工体組立装置を示す拡大平面図である。
【図７】同覆工体組立装置の左保持フレームを示す正面図である。
【図８】同覆工体組立装置の左保持フレームを示す側面断面図である。
【図９】同覆工体組立装置の右保持フレームを示す正面図である。
【図１０】同覆工体組立装置の把持装置の把持具を示す斜視図である。
【図１１】（ａ）〜（ｄ）は同覆工体組立装置による鋼殻の組立手順を示す斜視図である。
【図１２】同覆工体組立装置による下短辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【図１３】同覆工体組立装置による下左長辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【図１４】同覆工体組立装置による下右長辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【図１５】同覆工体組立装置による上右長辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【図１６】同覆工体組立装置による上左長辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【図１７】同覆工体組立装置による上短辺鋼殻の組立状態を示す背面図である。
【符号の説明】
Ｏ シールド軸心
１ シールド掘進機
４ 覆工体組立装置
５ 覆工部材供給装置
７ 覆工体
７ａ〜７ｆ 鋼殻
２６ 排土装置
３０ 起伏回動装置
３１ 長辺方向移動装置
３２ 短辺方向移動装置
３３ 軸心方向移動装置
３４ 可動フレーム
３５Ａ，３５Ｂ 保持フレーム
３６Ａ〜３６Ｄ 把持装置
５６，６６ 位置決め昇降装置
５７Ａ，５７Ｂ 屈折回動機構
５８Ａ，５８Ｂ 屈折フレーム
５９Ａ，５９Ｂ 微調整機構
Claims (3)
- 長方形断面のトンネルを掘削するシールド掘進機の後部に配置されて、長尺状の覆工部材によりトンネル内に長方形断面の覆工体を組立てる矩形シールド掘進機の覆工体組立装置において、
シールド掘進機のシールド本体に、長辺方向移動機構と短辺方向移動機構と軸心方向移動機構を介して可動フレームを移動自在に配設するとともに、この可動フレームにそれぞれ起伏回動機構を介してシールド軸心に直交する水平軸心周りに回動自在な左右一対の保持フレームを設け、
一対の保持フレームのうち、一方の保持フレームの長さ方向の両端側に、それぞれ起伏回動機構の水平軸を中心とする接線軸心周りに回動自在な屈折フレームと、これら屈折フレームをそれぞれ回動可能な屈折用駆動装置とを有する屈折回動機構を設け、
一方の保持フレームの両屈折フレームと、他方の保持フレームの長さ方向の両端側に、それぞれ前記覆工部材の内面に設けられた被把持部に係合する把持具を有する把持装置を設け、
両屈折フレームにそれぞれ設けられた２つの把持装置、または他方の保持フレームの両端側に設けられた２つの把持装置により、それぞれ長辺部の覆工部材を保持させ、一方の屈折フレームに設けられた１つの把持装置により短辺部の覆工部材を保持させるように構成した
ことを特徴とする矩形シールド掘進機の覆工体組立装置。 - 長方形断面のトンネルを掘削するシールド掘進機の後部に配置されて、長尺状の覆工部材によりトンネル内に長方形断面の覆工体を組立てる矩形シールド掘進機の覆工体組立装置において、
シールド掘進機のシールド本体に、長辺方向移動機構と短辺方向移動機構と軸心方向移動機構を介して可動フレームを移動自在に配設するとともに、この可動フレームにそれぞれ起伏回動機構を介してシールド軸心に直交する水平軸心周りに回動自在な左右一対の保持フレームを設け、
一対の保持フレームの２組の対称端部の一方に、それぞれ前記起伏回動機構の水平軸を中心とする接線軸心周りに回動自在な屈折フレームと、これら屈折フレームをそれぞれ回動可能な屈折用駆動装置とを有する屈折回動機構を設け、
両保持フレームの屈折フレームと他方の端側に、それぞれ前記覆工部材の内面に設けられた被把持部に係合する把持具を有する把持装置を設け、
屈折フレームと他方の端側にそれぞれ設けられた２つの把持装置により長辺部の覆工部材を保持させ、屈折フレームに設けられた１つの把持装置により短辺部の覆工部材を保持させるように構成した
ことを特徴とする矩形シールド掘進機の覆工体組立装置。 - 各保持フレームの端側または屈折フレームに設けられた把持装置の把持具を、１つの基準点を中心に所定範囲で揺動させる微調整機構を介して配設し、前記微調整機構により把持装置に保持された覆工部材の姿勢を微調整可能に構成した
ことを特徴とする請求項１または２記載の矩形シールド掘進機の覆工体組立装置。
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| JP25644599A JP3979752B2 (ja) | 1999-09-10 | 1999-09-10 | 矩形シールド掘進機の覆工体組立装置 |
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