JP4244480B2

JP4244480B2 - セグメント位置決め装置

Info

Publication number: JP4244480B2
Application number: JP37473799A
Authority: JP
Inventors: 貴祥若月; 研吾松尾; 宏明富松
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2009-03-25
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001182498A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機に装備されるセグメント位置決め装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図４乃至図７は従来のセグメント位置決め装置の一例であり、このセグメント位置決め装置を装備したシールド掘進機は、前端に地盤掘削用のカッタフェース１を有する円筒状の掘進機本体４と、該掘進機本体４の後端に連なる後胴５と、シリンダが掘進機前方側に位置し且つラムが掘進機後方側に位置するように掘進機本体４内の後端寄り部分に周方向に等間隔に配置した複数のシールドジャッキ１３と、カッタフェース１によって掘削される土砂を掘進機後方側へ送出するスクリューコンベヤ２５とを備えている。
【０００３】
カッタフェース１は、掘進機本体４の前端部分とカッタフェース１の背面部分との間に介在するスラスト軸受６、掘進機本体４の前部内周面とカッタフェース１の後部外周面との間に介在する外軸受７、掘進機本体４内の前部に設置された隔壁３の外周フランジとカッタフェース１の後部内周面との間に介在する内軸受８、並びに隔壁３に装着され且つカッタフェース１から後方側へ同軸に突出した回転中心軸２を枢支する軸受９により、回動可能に支持されている。
【０００４】
また、カッタフェース１の後部内縁には、リングギヤ１０が一体的に形成されている。
【０００５】
リングギヤ１０には、隔壁３に取り付けた液圧モータ１２によって駆動されるピニオン１１が噛合しており、液圧モータ１２を作動させると、カッタフェース１が掘進機周方向へ回転する。
【０００６】
シールドジャッキ１３のハウジングは、掘進機本体４に枢支されており、ラムが後胴５内面に沿って組み立てたセグメントＳに当接した状態でシリンダへ油圧を付与すると、掘進機本体４及び後胴５に対して推力が作用する。
【０００７】
スクリューコンベヤ２５は、前端がカッタフェース１内に位置し且つ後端が後胴５の後方側に位置するように隔壁３を貫通している。
【０００８】
スクリューコンベヤ２５の後端には、フィーダ駆動用のモータ２６が装着されており、該モータ２６を作動させると、カッタフェース１内の土砂が後胴５から掘進機後方側へ延びる排土管１８へ排出される。
【０００９】
更に、後胴５内には、複数のセグメントＳを環状に組み立てるセグメント位置決め装置が配置されている。
【００１０】
セグメント位置決め装置は、後胴５に内接固着した環状の支持板３１と、該支持板３１の掘進機後方側の端面に枢支した複数のローラ１６と、該ローラ１６によって支持される回転体１７と、該回転体１７の掘進機後方側に配置した門型部材１９と、該門型部材１９とともに一体的に変位する保持板３０と、セグメントＳを把持可能な把持機構２２を有する揺動板３８と、該揺動板３８と保持板３０との間に介在するパラレルマニピュレータ３２とを備えている。
【００１１】
回転体１７は、支持板３１の掘進機後方側に同軸に位置する環状部１７ａと、該環状部１７ａの外縁から掘進機前方側に突出し且つローラ１６に転動可能に当接するフランジ部１７ｂと、該フランジ部１７ｂの内面に一体的に形成したリングギヤ１７ｃとを有しており、回転体１７中心部分の貫通口１７ｄには、先に述べたスクリューコンベヤ２５が挿通されている。
【００１２】
リングギヤ１７ｃには、支持板３１に取り付けた液圧モータ１４によって駆動されるピニオン１５が噛合しており、当該液圧モータ１４を作動させると、回転体１７が掘進機周方向へ回転する。
【００１３】
門型部材１９は、掘進機径方向に互いに平行に延びる一対の移動ジャッキ２７と、掘進機前後方向に互いに平行に延びる一対の移動ジャッキ２８とにより、回転体１７に対して掘進機径方向及び掘進機前後方向の双方に変位できるようになっている。
【００１４】
保持板３０は、門型部材１９から掘進機後方側へ突出している。
【００１５】
揺動板３８は、把持機構２２の反対面が、保持板３０に対峙するように配置されている。
【００１６】
パラレルマニピュレータ３２は、それぞれが略掘進機径方向に延びる６基の油圧サーボシリンダ３３ａ〜３３ｆによって構成されている。
【００１７】
シリンダ３３ａ，３３ｂのハウジングは、揺動板３８の第１の箇所に設けた継手３６ａに枢支され、シリンダ３３ｃ，３３ｄのハウジングは、揺動板３８の第２の箇所に設けた継手３６ｂに枢支され、シリンダ３３ｅ，３３ｆのハウジングは、揺動板３８の第３の箇所に設けた継手３６ｃに枢支されている。
【００１８】
上記の継手３６ａに対する継手３６ｂ，３６ｃの間隔、並びに継手３６ｂに対する継手３６ｃの間隔は、等しく設定されている。
【００１９】
また、シリンダ３３ｂ，３３ｃのロッドは、保持板３０の第１の箇所に設けた継手３７ａに枢支され、シリンダ３３ｄ，３３ｅのロッドは保持板３０の第２の箇所に設けた継手３７ｂに枢支され、シリンダ３３ｆ，３３ａのロッドは、保持板３０の第３の箇所に設けた継手３７ｃに枢支されている。
【００２０】
上記の継手３７ａに対する継手３７ｂ，３７ｃの間隔、並びに継手３７ｂに対する継手３７ｃの間隔は、等しく設定されている。
【００２１】
これにより、それぞれのシリンダ３３ａ〜３３ｆのピストンロッドの突出量を等しくした状態では、保持板３０に対して揺動板３８が正対する。
【００２２】
また、シリンダ３３ａ〜３３ｆのピストンの突出量を適宜調整すると、前後Ｘ、左右Ｙ、上下Ｚ、ローリングα、ピッチングβ、及びヨーイングγの各方向へ揺動板３８が変位する。
【００２３】
なお、図中、２３はピース間ボルト、２４はリング間ボルトであり、セグメント位置決め装置によって定置されたセグメントＳのうち、トンネル内周方向に隣接するものは、ピース間ボルト２３によって相互に締結され、また、トンネル延長方向に隣接するものは、リング間ボルト２４によって相互に締結される。
【００２４】
上述したセグメント位置決め装置では、支持板３１に対する回転体１７の掘進機周方向への回動と、移動ジャッキ２８による門型部材１９の掘進機前後方向への移動とで、把持機構２２に把持されているセグメントＳをその定置場所に対峙させ、移動ジャッキ２７による門型部材１９の掘進機径方向への移動で、把持機構２２に把持されているセグメントＳを定置場所に近接させ、更に、パラレルマニピュレータ３２により、当該セグメントＳの前後Ｘ、左右Ｙ、上下Ｚ、ローリングα、ピッチングβ、及びヨーイングγの各方向についての姿勢を、組み付けが完了しているセグメントＳに応じて調整する。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図４乃至図７に示すセグメント位置決め装置では、当該セグメント位置決め装置が装備されるシールド掘進機の掘削口径が中小である場合、パラレルマニピュレータ３２のシリンダ３３ａ〜３３ｆのストロークを大きくして、保持板３０に対する揺動板３８の可動範囲を拡げると、回転体１７に挿通したスクリューコンベヤ２５にセグメント位置決め装置の構成部材が干渉することになる。
【００２６】
このため、従来のセグメント位置決め装置では、パラレルマニピュレータ３２とは別に移動ジャッキ２７，２８を装備して、門型部材１９とともに保持板３０を掘進機径方向及び掘進機前後方向へ大きなストロークで変位させ、セグメントＳの微小移動だけをパラレルマニピュレータ３２で行なっており、セグメントＳの位置決め操作が容易ではない。
【００２７】
本発明は上述した実情に鑑みてなしたもので、セグメントの位置決めを容易にでき、構造の簡略化を図れるセグメント位置決め装置を提供することを目的としている。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１に記載のセグメント位置決め装置では、円筒状の掘進機胴部内に設けられ且つ掘進機周方向へ回動可能な回転体と、該回転体と掘進機胴部内面との間に位置する揺動板と、該揺動板を回転体に対して揺動させ得る４基の直動アクチュエータと、回転体に対する揺動板の１方向への変位及び１軸まわりの回転を拘束する拘束系と、揺動板に設けられ且つセグメントが連結され得る把持機構とを備えている。
【００２９】
本発明の請求項２に記載のセグメント位置決め装置では、本発明の請求項１に記載のセグメント位置決め装置の構成に加えて、揺動板に対して把持機構を円筒状の掘進機胴部の接線方向へ移動させ得る接線方向移動機構を設けている。
【００３０】
本発明の請求項３に記載のセグメント位置決め装置では、本発明の請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のセグメント位置決め装置の構成に加えて、把持機構に連結されたセグメントのヨーイング方向の姿勢を微調整し得るヨーイング微調整機構を設けている。
【００３３】
本発明の請求項１及び請求項２に記載のセグメント位置決め装置のいずれにおいても、回転体の回動と、４基の直動アクチュエータによる揺動板の変位とで、セグメントを定置場所へ搬送する。
【００３４】
本発明の請求項２に記載のセグメント位置決め装置においては、定置場所の至近に位置させたセグメントの姿勢を、接線方向移動機構によって微調整する。
【００３５】
本発明の請求項３に記載のセグメント位置決め装置においては、定置場所の至近に位置させたセグメントの姿勢を、ヨーイング微調整機構によって微調整する。
【００３８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図示例とともに説明する。
【００３９】
図１乃至図３は本発明のセグメント位置決め装置の実施の形態の一例であり、図中、図４乃至図７と同一の符号を付した部分は同一物を表わしている。
【００４０】
このセグメント位置決め装置は、後胴５に内接固着した環状の支持板３１と、該支持板３１に枢支した複数のローラ１６により後胴５に同軸に支持される回転体１７と、該回転体１７から掘進機後方側へ互いに平行に突出する一対のアーム４０と、該アーム４０と後胴５内面との間に位置する揺動板４１と、掘進機径方向に延びる中間枢支ピン４２を有し且つ揺動板４１をアーム４０に対して近接離反可能に支持する前後一対のシリアルリンク４３と、揺動板４１を両アーム４０に対して揺動可能に連結するパラレルマニピュレータ４４と、前記の揺動板４１に装着したセグメント把持部４５とを備えている。
【００４１】
回転体１７の貫通口１７ｄには、図４に示すスクリューコンベヤ２５が挿通され、また、回転体１７のリングギヤ１７ｃには、液圧モータ１４によって駆動されるピニオン１５が噛合している。
【００４２】
シリアルリンク４３は、一端がアーム４０に前記の中間枢支ピン４２に平行なピン４６、及びローリングα方向への揺動を許容し得るピンで連結され、また、且つ他端が中間枢支ピン４２に平行なピン４７、及びローリングα方向への揺動許容し得るピンで揺動板４１に連結されている。
【００４３】
このシリアルリンク４３により、アーム４０に対する揺動板４１の近接離反、前後Ｘ方向への変位、ローリングα方向への揺動、及びピッチングβへの揺動が許容され、ピン４２，４６，４７軸線方向への変位、及びヨーイングγ方向への揺動が拘束されている。
【００４４】
パラレルマニピュレータ４４は、４基の油圧サーボシリンダ４８ａ〜４８ｄによって構成されている。
【００４５】
シリンダ４８ａのハウジングは、一方のアーム４０の前端寄り部分に設けた継手４９ａに枢支され、シリンダ４８ａのロッドは、揺動板４１の前端寄り部分に設けた継手５０ａに枢支されている。
【００４６】
シリンダ４８ｂのハウジングは、一方のアーム４０の後端寄り部分に設けた継手４９ｂに枢支され、シリンダ４８ｂのロッドは、揺動板４１の後端寄り部分に設けた継手５０ｂに枢支されている。
【００４７】
シリンダ４８ｃのハウジングは、一方のアーム４０に設けた継手４９ｃに枢支され、シリンダ４８ｃのロッドは、揺動板４１に設けた継手５０ｃに枢支されている。
【００４８】
シリンダ４８ｄのハウジングは、他方のアーム４０に設けた継手４９ｄに枢支され、シリンダ４８ｄのロッドは、継手５０ｃに隣接して揺動板４１に設けた継手５０ｄに枢支されている。
【００４９】
上記の継手４９ａ〜４９ｄ、５０ａ〜５０ｄには、球面方式のものが用いられている。
【００５０】
セグメント把持部４５は、ケーシング５１、把持機構５２、セグメント固定機構５３、ヨーイング微調整機構５４、及び接線方向移動機構５５により構成されている。
【００５１】
把持機構５２は、ケーシング５１から下方へ突出し且つセグメントＳの凹湾曲面中心部分の穴に係合し得る連結具を有している。
【００５２】
セグメント固定機構５３は、把持機構５２の左右に配置されており、それぞれが把持機構５２に連結された状態のセグメントＳを掘進機径方向外方へ向かって押圧し得るジャッキを有している。
【００５３】
ヨーイング微調整機構５４は、ケーシング５１の左右に設けられており、それぞれがパッドを介してセグメントＳの掘進機後端寄り端面を押圧し得るシリンダを有している。
【００５４】
接線方向移動機構５５は、揺動板４１に設けられ且つケーシング５１を掘進機接線方向へ案内するガイドレールと、ハウジングが揺動板４１に連結され且つロッドがケーシング５１に連結されたシリンダとを有している。
【００５５】
図１乃至図３に示すセグメント位置決め装置では、掘進機軸線方向から見て、シリアルリンク４３が垂直になっている状態で、パラレルマニピュレータ４４のシリンダ４８ａ〜４８ｄのロッドの突出量を適宜調整すると、回転体１７に対して揺動板４１が前後Ｘ、上下Ｚ、ローリングα及びピッチングβの各方向へ変位し、接線方向移動機構５５を作動させると、揺動板４１に対して把持機構５２及び両微調整機構５３，５４が左右Ｙ方向へ変位する。
【００５６】
また、把持機構５２の連結具がセグメントＳの穴に係合した状態で、左右のヨーイング微調整機構５４のシリンダのロッドの突出量を増減すると、セグメントＳのヨーイングγ方向の位置が微調整される。
【００５７】
更に、液圧モータ１４を作動させると、回転体１７、アーム４０、シリアルリンク４３、パラレルマニピュレータ４４、揺動板４１、セグメント把持部４５、及び把持機構５２に連結されたセグメントＳが、ローリングα方向へ一体的に変位する。
【００５８】
すなわち、支持板３１に対する回転体１７の掘進機周方向への回動によって、アーム４０、シリアルリンク４３、パラレルマニピュレータ４４、揺動板４１と一体的に、把持機構５２に把持されているセグメントＳをその定置場所に応じた向きへ移動させ、次いで、パラレルマニピュレータ４４によって、当該セグメントＳを定置場所へ近接させるとともに、接線方向移動機構５５及び微調整機構５４により、左右Ｙ及びヨーイングγの各方向についての姿勢を、組み付けが完了しているセグメントＳに応じて調整する。
【００５９】
このように、図１乃至図３に示すセグメント位置決め装置においては、回転体１７から突出する一方のアーム４０に支持したシリンダ４８ａ，４８ｂ、並びに、回転体１７から突出する他方のアーム２０に支持したシリンダ４８ｃ，４８ｄを有するパラレルマニピュレータ４４により揺動板４１を変位させるので、シリンダ４８ａ〜４８ｄのストロークを大きくして、回転体１７に対する揺動板４１の可動範囲を拡げても、回転体１７に挿通されるスクリューコンベヤ２５（図４参照）にセグメント位置決め装置の構成部材が干渉せず、装置構成の簡略化を図ることができる。
【００６０】
また、回転体１７の回動と、パラレルマニピュレータ４４による揺動板４１の変位とで、セグメントＳを定置場所へ搬送し且つその姿勢を調整するので、セグメントＳの位置決め操作を容易に行なうことができる。
【００６１】
なお、本発明のセグメント位置決め装置は上述した実施の形態のみに限定されるものではなく、油圧サーボシリンダに替えて他の方式の直動アクチュエータを用いること、油圧モータに替えて電動モータを回転体の駆動手段に用いること、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲において変更を加え得ることは勿論である。
【００６２】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明のセグメント位置決め装置によれば、下記のように種々の優れた効果を奏し得る。
【００６３】
（１）略掘進機径方向に延びる４基の直動アクチュエータにより揺動板を変位させるので、直動アクチュエータのストロークを大きくして、回転体に対する揺動板の可動範囲を拡げても、直動アクチュエータとシールド掘進機の他の機器との干渉を回避することができ、また、装置構成の簡略化を図ることができる。
【００６４】
（２）回転体の回動と、４基の直動アクチュエータによる揺動板の変位とで、セグメントを定置場所へ搬送し、更に、接線方向移動機構、あるいはヨーイング微調整機構により、セグメントの姿勢を調整するので、セグメントの位置決め操作を容易に行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセグメント位置決め装置の実施の形態の一例を装備したシールド掘進機を示す縦断面図である。
【図２】本発明のセグメント位置決め装置の実施の形態の一例を装備したシールド掘進機を示す横断面図である。
【図３】図１及び図２に示すセグメント位置決め装置におけるセグメント把持部を示す概念図である。
【図４】従来のセグメント位置決め装置の一例を装備したシールド掘進機を示す縦断面図である。
【図５】従来のセグメント位置決め装置の一例を示す縦断面図である。
【図６】従来のセグメント位置決め装置の一例を示す正面図である。
【図７】図５及び図６におけるパラレルマニピュレータの概念図である。
【符号の説明】
５後胴（掘進機胴部）
１７回転体
４１揺動板
４２中間枢支ピン
４３シリアルリンク
４４パラレルマニピュレータ
４８ａ〜４８ｄ油圧サーボシリンダ（直動アクチュエータ）
５２把持機構
５４ヨーイング微調整機構
５５接線方向移動機構
Ｓセグメント

Claims

円筒状の掘進機胴部内に設けられ且つ掘進機周方向へ回動可能な回転体と、該回転体と掘進機胴部内面との間に位置する揺動板と、該揺動板を回転体に対して揺動させ得る４基の直動アクチュエータと、回転体に対する揺動板の１方向への変位及び１軸まわりの回転を拘束する拘束系と、揺動板に設けられ且つセグメントが連結され得る把持機構とを備えてなることを特徴とするセグメント位置決め装置。
揺動板に対して把持機構を円筒状の掘進機胴部の接線方向へ移動させ得る接線方向移動機構を設けた請求項１に記載のセグメント位置決め装置。
把持機構に連結されたセグメントのヨーイング方向の姿勢を微調整し得るヨーイング微調整機構を設けた請求項１あるいは請求項２のいずれかに記載のセグメント位置決め装置。