JP4850094B2

JP4850094B2 - セグメントエレクタ装置

Info

Publication number: JP4850094B2
Application number: JP2007057452A
Authority: JP
Inventors: 浩浅野; 潤也谷本
Original assignee: Komatsu Ltd
Current assignee: Komatsu Ltd
Priority date: 2007-03-07
Filing date: 2007-03-07
Publication date: 2012-01-11
Anticipated expiration: 2027-03-07
Also published as: CN101260808A; JP2008215035A; KR20080082440A; CN101260808B

Description

本発明は、把持装置にて把持したセグメントを既設トンネルの内壁面に沿ってリング状に組み立てるセグメントエレクタ装置に関するものである。

一般に、シールド掘進機においては、シールド本体後部に、セグメントを既設トンネルの内壁面に沿って組み立てるためのセグメントエレクタ装置が設置されている。このセグメントエレクタ装置は、トンネル周方向に沿って旋回可能に支持される旋回リングと、この旋回リングにトンネル径方向に移動可能に支持される昇降フレームと、この昇降フレームに取着されて把持片を介してセグメントを把持（保持）する把持装置とを備えて構成されている。こうして、トンネル内に搬入されたセグメントは把持装置により把持され、この把持装置が所定の組み付け位置まで旋回・昇降されることにより、把持されたセグメントがトンネルの内壁面に組み付けられる。

ところで、上記把持装置には、把持片の左右両側にサポートジャッキが設けられ、このサポートジャッキの先端のサポートパッドをセグメントの表面に押し当てることにより、セグメントを吊り下げて旋回させる際のセグメントの揺動を防止するとともに、セグメントを組み付け箇所に応じた所望の姿勢に調整できるようにされている。なお、特許文献１には、２本のサポートジャッキによりセグメントの揺動防止を行うようにした技術が開示されている。また、特許文献２には、サポートジャッキに代えて、可撓性の袋体よりなるセグメントサポート手段を用いた技術が開示されている。

また、２本のサポートジャッキでは、セグメントのトンネル軸線方向の軸回りの揺動角（ローリング角）と、セグメントのトンネル軸線方向に直交するセグメント長手方向の軸回りの揺動角（ピッチング角）の両揺動角の調整が行えないことから、４本のサポートジャッキによってそれら揺動角の調整を行うようにしたものが提案され、実用に供されている。

図８には、従来の４本のサポートジャッキを用いたセグメントエレクタ装置における把持装置の部分正面図（ａ）とそのＣ−Ｃ断面図（ｂ）が示されている。このセグメントエレクタ装置５０は、トンネル径方向に移動可能に支持される昇降フレーム５１の先端部に、中央部底面に配される把持片５２を介してセグメント５３を把持する把持装置５４が取着されて構成されている。ここで、セグメント５３を把持する際には、把持片５２のピン孔とセグメント５３の中央部に螺合した吊り金具５５のピン孔とにピン５６が挿通されて吊下げられる。

上記把持装置５４には、把持片５２を取り囲むようにその把持片５２の後方の左右と前方の左右とに各１本ずつ計４本のサポートジャッキ５７ａ，５７ｂ，５７ｃ，５７ｄが設けられている。そして、これらサポートジャッキ５７ａ〜５７ｄを伸長させ、その先端のサポートパッド５８をセグメント５３の内周面に押し当てることで、セグメント５３の吊り下げ時の揺動を防止し、また、各サポートジャッキ５７ａ〜５７ｄの伸縮量を制御することで、セグメント５３をトンネル内壁面の組み付け箇所に応じた姿勢に調整できるようにされている。

より具体的には、セグメント５３の姿勢調整は、次のように行われる。すなわち、セグメント５３のトンネル軸線方向（図８（ｂ）のＺ軸方向）の軸回りの揺動角（ローリング角）を調整する際には、作業者の押釦操作により図８（ｂ）の左方のサポートジャッキ５７ａ，５７ｃを伸長もしくは収縮させるとともに、右方のサポートジャッキ５７ｂ，５７ｄを収縮もしくは伸長させる。また、セグメント５３の長手方向（図８（ｂ）のＸ軸方向）の軸回りの揺動角（ピッチング角）を調整する際には、後方（図８（ｂ）の下方）のサポートジャッキ５７ａ，５７ｂを伸長もしくは収縮させるとともに、前方（図８（ｂ）の上方）のサポートジャッキ５７ｃ，５７ｄを収縮もしくは伸長させる。

しかしながら、上記従来の４本のサポートジャッキによりセグメントの姿勢調整を行うようにしたものでは、前述したように、ピッチング角の調整の際にもローリング角の調整の際にも全てのサポートジャッキに対し圧油の給排が行われる。
このため、各サポートジャッキが水平面に対して傾斜配置される箇所（例えばトンネルの斜め上方の箇所）にセグメントを組み付ける際には、各サポートジャッキがセグメントの自重による影響を受け、各サポートジャッキはセグメントが水平な状態と同じ速度で伸縮することはできないため、以下のような問題が生じる。
すなわち、例えばローリング角の調整後にピッチング角の調整を行う場合に、作業者は押釦を操作してピッチング角を調整するが、このときの各サポートジャッキの伸縮速度はセグメントが水平な状態での速度と異なるため、せっかく調整したローリング角が狂ってしまう。
したがって、セグメントのローリング角とピッチング角を調整する作業が煩雑となってしまう。

特開２００３−２２７３００号公報特開平９−８８４９７号公報

本発明は、前述のような問題点に鑑みてなされたもので、トンネル内壁面の組み付け位置にかかわらず、簡易にかつ確実にローリング角およびピッチング角の調整を行うことのできるセグメントエレクタ装置を提供することを目的とするものである。

第１発明によるセグメントエレクタ装置は、
把持装置にて把持したセグメントを既設トンネルの内壁面に沿ってリング状に組み立てるセグメントエレクタ装置において、
前記把持装置が、セグメントに付設の吊り金具を把持する把持片と、前記把持片により把持されたセグメントのローリング角を調整するローリング角調整ジャッキと、前記把持片により把持されたセグメントのピッチング角を調整するピッチング角調整ジャッキとを備え、
前記ローリング角調整ジャッキが、前記把持片を通るセグメントのピッチング軸上の、前記把持片の左右両側に配される２本の中央部ジャッキよりなり、
前記ピッチング角調整ジャッキが、前記各ローリング角調整ジャッキのトンネル軸線方向前方にそれぞれ配される２本の前部ジャッキと、各ローリング角調整ジャッキの後方にそれぞれ配される２本の後部ジャッキの計４本のジャッキよりなり、
前記２本の前部ジャッキのヘッド側室同士およびボトム側室同士がそれぞれ連通され、前記２本の後部ジャッキのヘッド側室同士およびボトム側室同士がそれぞれ連通される
ことを特徴とするものである。

また、第２発明によるセグメントエレクタ装置は、
把持装置にて把持したセグメントを既設トンネルの内壁面に沿ってリング状に組み立てるセグメントエレクタ装置において、
前記把持装置が、セグメントに付設の吊り金具を把持する把持片と、前記把持片により把持されたセグメントのローリング角を調整するローリング角調整ジャッキと、前記把持片により把持されたセグメントのピッチング角を調整するピッチング角調整ジャッキとを備え、
前記ローリング角調整ジャッキが、前記把持片を通るセグメントのピッチング軸上の、前記把持片の左右両側に配される２本の中央部ジャッキよりなり、
前記ピッチング角調整ジャッキが、前記各ローリング角調整ジャッキのトンネル軸線方向前方に配される１本の前部ジャッキと、前記把持片のトンネル軸線方向後方にそれぞれ配される２本の後部ジャッキの計３本のジャッキよりなり、
前記２本の後部ジャッキのヘッド側室同士およびボトム側室同士がそれぞれ連通される
ことを特徴とするものである。

第１発明によれば、ピッチング角調整ジャッキにおける２本の前部ジャッキのヘッド側室同士およびボトム側室同士がそれぞれ連通され、２本の後部ジャッキのヘッド側室同士およびボトム側室同士がそれぞれ連通されているので、把持片に把持されたセグメントのローリング角を調整する際には、２本の中央部ジャッキよりなるローリング角調整ジャッキのそれぞれの伸縮量を変えると、４本のピッチング角調整ジャッキがローリング角調整ジャッキの動きに追従して動くことになるので、ローリング角調整時の軸が定まってその調整を容易に、かつ確実に行うことができる。一方、セグメントのピッチング角を調整する際には、２本の前部ジャッキおよび２本の後部ジャッキの各ピッチング角調整ジャッキの伸縮量を変えると、２本のローリング角調整ジャッキを結ぶ線を軸にしてピッチング角の調整を容易に、かつ確実に行うことができる。なお、セグメントに付設の吊り金具および把持片の後方は２本の後部ジャッキ間に空間が確保されているので、これら吊り金具および把持片にそれらを相互に結合するためのピンを挿通する作業に支障を来たすことはない。

また、第２発明によれば、前記第１発明において、把持片の前方に配されるピッチング角調整ジャッキを１本のジャッキに置き換えたもので、前記第１発明と同様の作用効果を奏するものである。

次に、本発明によるセグメントエレクタ装置の具体的な実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。

図１には、本発明の一実施形態に係るセグメントエレクタ装置が設けられるシールド掘進機の縦断面図が、図２には、図１のＱ矢視図がそれぞれ示されている。また、図３には、図１のＰ部拡大図（ａ）（図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図）およびその部分拡大断面図（ｂ）が示され、図４には、把持装置の平面図が示され、図５には、図４のＡ−Ａ断面図（ａ）およびその部分拡大断面図（ｂ）が示されている。

本実施形態のシールド掘進機１においては、シールド本体２が前胴２ａと後胴２ｂとに分割され、前胴２ａと後胴２ｂとがアーティキュレートジャッキ３により屈曲自在に連結されている。前胴２ａの前面にはカッタヘッド４が回転自在に装着されている。このカッタヘッド４は、隔壁５の背面に取着されるカッタ駆動モータ６により回転駆動される。

前記後胴２ｂにはセグメントエレクタ装置７が設けられるとともに、前胴２ａと後胴２ｂとに跨って、前記セグメントエレクタ装置７により組み立てられたセグメント８から掘進反力を得るためのシールドジャッキ９が装着されている。また、隔壁５の前面とカッタヘッド４との間にはチャンバ１０が設けられ、このチャンバ１０内に取り込まれた掘削土砂を排出可能な適度の泥土とするため、チャンバ１０に適量の泥水を供給する送泥管１１と、チャンバ１０内の泥水を後方に搬送する排泥管１２とが前記隔壁５に取り付けられている。

前記後胴２ｂには、その内周面に沿って複数個のガイドローラ１３が配され、これらガイドローラ１３上に旋回リング１４が転動自在に設置されている。この旋回リング１４は内歯車１４ａを有し、この内歯車１４ａが旋回モータ１５の駆動軸に装着されたピニオン１６に噛合することによって、旋回モータ１５の回転時にピニオン１６および内歯車１４ａを介して旋回リング１４が旋回される。この旋回リング１４に前記セグメントエレクタ装置７が取り付けられ、旋回リング１４を旋回させることで、セグメントエレクタ装置７にて把持したセグメントをシールド本体２の内周面に沿って移動させてトンネル内壁面の所望箇所への組み付けが行われる。

次に、前記セグメントエレクタ装置７の詳細構造について説明する。前記旋回リング１４の背面には、互いに対向するように一対のエレクタブラケット１７，１７の前端部が取り付けられている。これらエレクタブラケット１７，１７の後端部にはそれぞれガイドバー１８と昇降ジャッキ１９とが装着され、各昇降ジャッキ１９のロッド先端には、略Ｕ字形状の昇降フレーム２０の各端部が取り付けられている。こうして、昇降ジャッキ１９を伸縮させることで、昇降フレーム２０が図１、図２で上下方向に移動される。

前記昇降フレーム２０の先端部（図２で底部）には把持装置２１が取着されている。この把持装置２１は、図３〜図５に示されるように、フレーム２２と、このフレーム２２に対しトンネル軸線方向（Ｚ軸方向）に延設されるガイドバー２３と、このガイドバー２３に案内されて移動可能な把持部２４と、この把持部２４を移動させる摺動ジャッキ２５とを備え、摺動ジャッキ２５の伸縮により把持部２４がトンネル軸線方向に移動できるようにされている。また、図３に示されるように、把持部２４の先端（図３で下端）にはピン孔２４ｂを有する一対の把持片２４ａが設けられ、一方、セグメント８側にはピン孔２６ａを有する吊り金具２６が取り付けられている。こうして、一対の把持片２４ａ間に吊り金具２６を配して、把持片２４ａのピン孔２４ｂと吊り金具２６のピン孔２６ａとにピン２７を挿通することで、セグメント８が把持部２４に吊り下げられる。ここで、図３（ｂ）に示されるように、吊り金具２６のピン孔２６ａは開口側に向けて拡がるテーパ面もしくは球面に形成され、ピッチング角調整時にピン２７および吊り金具２６に無理な力がかからないようにされている。

図４から明らかなように、前記把持装置２１には、把持片２４ａを取り囲むように６本のサポートジャッキ、すなわちローリング角調整ジャッキ２８，２９（以下、「中央部ジャッキ２８，２９」という。）およびピッチング角調整ジャッキ３０，３１；３２，３３（以下、「後部ジャッキ３０，３１」、「前部ジャッキ３２，３３」という。）が設けられている。中央部ジャッキ２８，２９は、把持片２４ａを通るセグメント８のピッチング軸上（Ｘ軸上）の、前記把持片２４ａの左右両側に各１本ずつ配される。後部ジャッキ３０，３１は、中央部ジャッキ２８，２９のトンネル軸線方向後方にそれぞれ配され、前部ジャッキ３２，３３は、中央部ジャッキ２８，２９のトンネル軸線方向前方にそれぞれ配されている。

前記各ジャッキ２８，２９；３０，３１；３２，３３は、図５（ｂ）に示されるように、把持部２４の本体フレーム２４ｃの端面に固着された角筒状のサポート外筒３４とそのサポート外筒３４に内接されるサポート内筒３５に対し、中央部を支持されて吊持されるシリンダ３６ａと、このシリンダ３６ａに対して伸縮するロッド３６ｂと、このロッド３６ｂの先端部に配されるサポートパッド３７を備えた構成とされている。こうして、ロッド３６ｂの伸び作動時にサポートパッド３７を把持セグメント８の表面に押し当てることで、セグメント８の揺動を防止し、また、各ジャッキ２８，２９；３０，３１；３２，３３の伸縮量を制御することで、セグメント８を組み付け箇所に応じた姿勢に調整できるようにされている。ここで、サポートパッド３７のセグメント当接面は略球面に形成されていて、セグメントの傾きによる影響を受けないようにされている。

図６は、本実施形態における把持装置の油圧回路図である。この図を参照しつつ、各ジャッキ２８，２９；３０，３１；３２，３３の作動態様について説明する。

この油圧回路においては、後部ジャッキ３０，３１、左側の中央部ジャッキ２８、右側の中央部ジャッキ２９、前部ジャッキ３２，３３を伸縮操作する４ポート３位置切換弁で構成される第１電磁式操作弁３８，第２電磁式操作弁３９，第３電磁式操作弁４０および第４電磁式操作弁４１がそれぞれ設けられている。後部ジャッキ３０，３１を駆動するとき、作業者の押釦操作により第１電磁式操作弁３８が操作されると、油タンク４２内から油圧ポンプ４３を介して吐出された圧油は、第１電磁式操作弁３８、パイロット式逆止弁４４および逆止弁付き流量調整弁４５を経て、左右の後部ジャッキ３０，３１のヘッド側室３０ａ，３１ａまたはボトム側室３０ｂ，３１ｂに供給される。また、後部ジャッキ３０，３１からの戻り油は、逆止弁付き流量調整弁４５、パイロット式逆止弁４４および第１電磁式操作弁３８を経てタンク４２に戻される。また、左側の中央部ジャッキ２８、右側の中央部ジャッキ２９および前部ジャッキ３２，３３は、それぞれ第２電磁式操作弁３９，第３電磁式操作弁４０および第４電磁式操作弁４１が操作されることにより、後部ジャッキ３０，３１と同様に駆動される。なおここで、左右の後部ジャッキ３０，３１のヘッド側室３０ａ，３１ａ同士およびボトム側室３０ｂ，３１ｂ同士はそれぞれ連通され、左右の前部ジャッキ３２，３３のヘッド側室３２ａ，３３ａ同士およびボトム側室３２ｂ，３３ｂ同士はそれぞれ連通されている。

続いて、把持片２４ａに把持されたセグメント８のローリング角調整およびピッチング角調整の態様について説明する。

まず、セグメント８のローリング角θ_Ｒ（図５（ａ）参照）を調整する際には、第１電磁式操作弁３８および第４電磁式操作弁４１を中立位置（Ｎ）に保持した状態で、第２電磁式操作弁３９をＡ位置またはＢ位置に操作するとともに、第３電磁式操作弁４０をＢ位置またはＡ位置に操作することで、左右の中央部ジャッキ２８，２９が収縮または伸長し、各ジャッキ２８，２９のサポートパッド３７がセグメント８の内周面に押し付けられ、各ジャッキ２８，２９の伸縮量に応じてローリング角θ_Ｒが調整される。このとき、左右の後部ジャッキ３０，３１のヘッド側室３０ａ，３１ａ同士およびボトム側室３０ｂ，３１ｂ同士がそれぞれ連通され、また左右の前部ジャッキ３２，３３のヘッド側室３２ａ，３３ａ同士およびボトム側室３２ｂ，３３ｂ同士がそれぞれ連通されているので、後部ジャッキ３０，３１および前部ジャッキ３２，３３はそれぞれのサポートパッド３７がセグメント８の内周面に当接し、ピッチングの姿勢を維持したまま、中央部ジャッキ２８，２９の動きに追従して動くことになるので、セグメントの組み付け位置にかかわらず、ローリング角θ_Ｒ調整時の軸がピン２７の軸線上に定まってその調整を容易に、かつ確実に行うことができる。

一方、セグメント８のピッチング角θ_Ｐ（図３（ａ）参照）を調整する際には、第２電磁式操作弁３９および第３電磁式操作弁４０を中立位置（Ｎ）に保持した状態で、第１電磁式操作弁３８をＡ位置またはＢ位置に操作するとともに、第４電磁式操作弁４１をＢ位置またはＡ位置に操作することで、２本の後部ジャッキ３０，３１が同時に収縮または伸長するとともに、２本の前部ジャッキ３２，３３が同時に伸長または収縮し、各ジャッキ３０〜３３のサポートパッド３７がセグメント８の内周面に押し付けられ、各ジャッキ３０，３１；３２，３３の伸縮量に応じて、中央部ジャッキ２８，２９の先端を結ぶ線を軸にしてピッチング角θ_Ｐが調整される。こうして、ピッチング角θ_Ｐの調整時にも、セグメントのトンネル内壁面の組み付け位置にかかわらず、回動軸が定まって、ローリング姿勢を維持したまま、その調整を容易に、かつ確実に行うことができる。

このように、本実施形態の把持装置２１によれば、ローリング角調整時にはピッチング角調整ジャッキ３０，３１；３２，３３はローリング角調整ジャッキ２８，２９の動きに追従し、またピッチング角調整時にはローリング角調整ジャッキ２８，２９はその調整の影響を受けにくい位置に配されることになる。この結果、従来の４本のサポートジャッキにおけるセグメントの姿勢調整作業の煩雑さを解消することができた。

なお、本実施形態においては、セグメント８に付設された吊り金具２６および把持片２４ａの後方に配される後部ジャッキ３０，３１間に空間が確保されているので、これら吊り金具２６および把持片２４ａのピン孔２６ａ，２４ｂにピン２７を挿通する作業を行う際に、ジャッキが邪魔になることがない。

図７には、他の実施形態に係る把持装置の部分平面図が示されている。先の実施形態では、サポートジャッキとして、２本のローリング角調整ジャッキ２８，２９と、４本のピッチング角調整ジャッキ３０，３１；３２，３３とよりなる６本のジャッキを設けたものを説明したが、本実施形態では、ピッチング角調整ジャッキのうち前部ジャッキを１本の太径のピッチング角調整ジャッキ４６に置き換え、２本のローリング角調整ジャッキ２８，２９と、３本のピッチング角調整ジャッキ３０，３１；４６の計５本のサポートジャッキを用いたものである。このように５本のサポートジャッキ構成にしても、前記実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

なお、先の実施形態や本実施形態においては、図４や図７に示すように、ローリング角調整ジャッキ２８，２９と後ろ側のピッチング角調整ジャッキ３０，３１との位置関係は、トンネル軸（Ｚ軸）と平行になるようにされているわけではない。しかしながら、トンネル軸と平行になるようにしても良いことは言うまでもない。
また、同様に、先の実施形態において、図４に示すように、ローリング角調整ジャッキ２８，２９と前側のピッチング角調整ジャッキ３２，３３との位置関係は、トンネル軸（Ｚ軸）と平行になるようにされているわけではない。しかしながら、トンネル軸と平行になるようにしても良いことは言うまでもない。

本発明の一実施形態に係るセグメントエレクタ装置が設けられるシールド掘進機の縦断面図図１のＱ矢視図図１のＰ部拡大図（ａ）（図５（ａ）のＢ−Ｂ断面図）およびその部分拡大断面図（ｂ）把持装置の平面図図４のＡ−Ａ断面図（ａ）およびその部分拡大断面図（ｂ）本実施形態における把持装置の油圧回路図他の実施形態に係る把持装置の部分平面図従来の把持装置の部分正面図（ａ）とそのＣ−Ｃ断面図（ｂ）

符号の説明

１シールド掘進機
７セグメントエレクタ装置
１３ガイドローラ
１４旋回リング
１５旋回モータ
１７エレクタブラケット
１９昇降ジャッキ
２０昇降フレーム
２１把持装置
２２フレーム
２３ガイドバー
２４把持部
２４ａ把持片
２４ｂピン孔
２５摺動ジャッキ
２６吊り金具
２６ａピン孔
２７ピン
２８，２９ローリング角調整ジャッキ（中央部ジャッキ）
３０，３１ピッチング角調整ジャッキ（後部ジャッキ）
３２，３３，４６ピッチング角調整ジャッキ（前部ジャッキ）
３７サポートパッド
３８，３９，４０，４１電磁式操作弁
４４パイロット式逆止弁
４５逆止弁付き流量調整弁

Claims

把持装置にて把持したセグメントを既設トンネルの内壁面に沿ってリング状に組み立てるセグメントエレクタ装置において、
前記把持装置が、セグメントに付設の吊り金具を把持する把持片と、前記把持片により把持されたセグメントのローリング角を調整するローリング角調整ジャッキと、前記把持片により把持されたセグメントのピッチング角を調整するピッチング角調整ジャッキとを備え、
前記ローリング角調整ジャッキが、前記把持片を通るセグメントのピッチング軸上の、前記把持片の左右両側に配される２本の中央部ジャッキよりなり、
前記ピッチング角調整ジャッキが、前記各ローリング角調整ジャッキのトンネル軸線方向前方にそれぞれ配される２本の前部ジャッキと、各ローリング角調整ジャッキの後方にそれぞれ配される２本の後部ジャッキの計４本のジャッキよりなり、
前記２本の前部ジャッキのヘッド側室同士およびボトム側室同士がそれぞれ連通され、前記２本の後部ジャッキのヘッド側室同士およびボトム側室同士がそれぞれ連通される
ことを特徴とするセグメントエレクタ装置。
把持装置にて把持したセグメントを既設トンネルの内壁面に沿ってリング状に組み立てるセグメントエレクタ装置において、
前記把持装置が、セグメントに付設の吊り金具を把持する把持片と、前記把持片により把持されたセグメントのローリング角を調整するローリング角調整ジャッキと、前記把持片により把持されたセグメントのピッチング角を調整するピッチング角調整ジャッキとを備え、
前記ローリング角調整ジャッキが、前記把持片を通るセグメントのピッチング軸上の、前記把持片の左右両側に配される２本の中央部ジャッキよりなり、
前記ピッチング角調整ジャッキが、前記各ローリング角調整ジャッキのトンネル軸線方向前方に配される１本の前部ジャッキと、前記把持片のトンネル軸線方向後方にそれぞれ配される２本の後部ジャッキの計３本のジャッキよりなり、
前記２本の後部ジャッキのヘッド側室同士およびボトム側室同士がそれぞれ連通される
ことを特徴とするセグメントエレクタ装置。