JP6348296B2 - セグメント搬送装置 - Google Patents

Description

本発明は、シールド掘進機の作業デッキに装備されるセグメント搬送装置に関するものである。

シールド掘進機には、トンネルの内面をセグメントにより覆工するエレクタが装備され、このエレクタによりセグメントを組み立てるセグメント組立位置にセグメントを搬送するセグメント搬送装置が、シールド掘進機内のエレクタの後方付近に設けられる。

このセグメント搬送装置には、一般に、台車方式とトロリ方式の２つの方式がある。
台車方式では、後方台車の付近からセグメント組立位置まで覆工済みのセグメント底部近傍に走行用レールが設置され、この走行用レール上を走行する台車によりセグメントを搬送する。トロリ方式では、後方台車の付近からセグメント組立位置までトンネル内の空間中段部にレールが設置され、このレールに吊り下げた移送台にセグメントを載置して搬送する。 尚、台車方式には、覆工済みのセグメントの底部上を自走する自走台車によりセグメントを搬送する方式もある。

ここで、シールド掘進機内のエレクタの後側付近においては、多数の太い油圧ホース類が後方へ延び、エレクタの後側近傍位置にはセグメントの形状を保持する形状保持装置が設置され、シールド掘進機内の空間中段部には排土手段や排泥手段が後方上りの傾斜状に配設され、また、セグメント組立等に関わる作業者の足場としての作業デッキもあるため、スペースの余裕がなく、機器や装置類の設置の自由度が著しく制約されている。

特許文献１には、走行用レールを用いたセグメント搬送装置が開示されている。このセグメント搬送装置においては、覆工済みセグメントの底部近傍にレールを設置し、レールの先端側に前方下りの傾斜部分を形成し、走行用レールに沿って移動する移動車を設け、この移動車の昇降可能なセグメント支持部にセグメントを載置して走行用レールに沿って前方移動させ、レールの傾斜部分を利用してセグメントとセグメント支持部を底部近傍まで下降させてエレクタに受け渡す。

特許文献２には、ホイストレールを用いたセグメント搬送装置が開示されている。このセグメント搬送装置においては、後方台車からセグメント組立位置までトンネル内の空間中段部に左右１対（２条）のホイストレールを設置し、これらホイストレールに吊持した状態で自走可能なセグメント移送装置を設け、立坑側から後方台車の下側まで敷設されたレール上を走行するセグメント搬送台車によりセグメントを搬入し、このセグメント搬送台車上のセグメントをセグメント移送装置のフォーク部分に掬い上げ、上記のセグメント移送装置によりホイストレールに沿ってセグメント組立位置まで搬送する。

特開平７−３１７５００号公報 特開平９−２５６７９７号公報

従来の台車方式のセグメント搬送技術や特許文献１のセグメント搬送装置では、覆工済のセグメントの底部近傍に、長い走行用レールを設置しなければならないこと、セグメント形状保持装置等と干渉する場合には走行用レールを設置できないこと、シールド掘進機が一定距離前進する毎に走行用レールを前方へ移設しなければならないこと等の問題がある。

従来のトロリ方式のセグメント搬送技術や特許文献２のセグメント搬送装置では、セグメント組立位置から後方台車までホイストレールを設置する必要があること、シールド掘進機内の空間中段部にホイストレール設置用スペースを取るためスペース的に不利であること、ホイストレールが排土装置等と干渉する場合にはホイストレールを設置できないこと、等の問題がある。

レール上又はセグメント上を自走する自走台車によるセグメント搬送技術の場合、トンネルに勾配があり、しかもトンネルの勾配が大きくなると、自走台車がレール又はセグメントに対してスリップするため、搬送不可能になる場合がある。

本発明の目的は、作業デッキに設置可能なセグメント搬送装置を提供すること、レールを必要としない簡単な構造で僅かなスペースに設置可能なセグメント搬送装置を提供すること、曲進時や勾配付きトンネルでも何ら支障なくセグメントを搬送可能なセグメント搬送装置を提供すること等である。

請求項１のセグメント搬送装置は、シールド掘進機の作業デッキに装備されるセグメント搬送装置であって、セグメントを載置支持可能なセグメント受台と、前記セグメント受台を、セグメントをエレクタに受け渡す受渡し位置と、この受渡し位置から後方へ所定距離揺動させ且つセグメント搬送手段からセグメントを受け取る受取り位置とに前後揺動可能に支持する揺動支持機構とを備え、前記揺動支持機構は、その上端部が作業デッキに回動可能に連結され、前記揺動支持機構が前後方向に回動することで前記セグメント受台が前後方向に揺動するように構成されたことを特徴としている。

請求項２のセグメント搬送装置は、請求項１の発明において、前記揺動支持機構は、セグメント受台の左右両端部に連結された左右１対のアームと、これらアームの上端部が夫々連結され且つ作業デッキに固定された左右１対の支持フレームとを有することを特徴としている。

請求項３のセグメント搬送装置は、請求項２の発明において、前記アームの各々は前後方向に所定間隔空けて平行に配置した前後１対のアーム部材からなり、各アーム部材の上端部は前記支持フレームに左右方向向きの水平軸心回りに回動自在に連結され、各アーム部材の下端部はセグメント受台に左右方向向きの水平軸心回りに回動自在に連結されたことを特徴としている。

請求項４のセグメント搬送装置は、請求項３の発明において、前記１対のアーム部材を含む平行リンク機構が構成され、前記セグメント受台の左右両端部が左右１対の平行リンク機構で前後揺動可能に支持されたことを特徴としている。

請求項５のセグメント搬送装置は、請求項４の発明において、前記左右１対の平行リンク機構を介してセグメント受台を揺動駆動する為の左右１対の油圧シリンダを設けたことを特徴としている。

請求項１の発明によれば、セグメント受台と、このセグメント受台をセグメントを受け取る受取り位置と、セグメントを受け渡す受渡し位置とに前後揺動可能に支持する揺動支持機構とを有するため、レールを省略した簡単な小型の構造でスペース的にも有利なセグメント搬送装置が得られる。

しかも、このセグメント搬送装置は作業デッキに装備されるため、シールド掘進機の前進移動に追従して移動するため、シールド掘進機の前進移動に応じて移設する必要がないだけでなく、曲進時にも直進時と同様にセグメントの搬送が可能である。

請求項２の発明によれば、揺動支持機構は、左右１対のアームと、左右１対の支持フレームとを有するため、セグメント受台の左右両端部を支持することができ、セグメント搬送の安定性に優れる。

請求項３の発明によれば、各アームは、前後方向に所定間隔空けて平行に配置した前後１対のアーム部材からなり、アーム部材の上端部は支持フレームに左右方向向きの水平軸心回りに回動自在に連結され、アーム部材の下端部はセグメント受台に左右方向向きの水平軸心回りに回動自在に連結されているため、セグメント受台は姿勢を保持した状態で、前後揺動可能になる。

請求項４の発明によれば、前記１対のアーム部材を含む平行リンク機構が構成され、セグメント受台の左右両端部が左右１対の平行リンク機構で前後揺動可能に支持されているため、揺動中に姿勢変化がなく、セグメント受台が左右方向へズレ動くこともないので、セグメントを安定的に搬送できる。また、トンネルに上り勾配や下り勾配がある場合にも、セグメントを搬送可能である。

請求項５の発明によれば、前記左右１対の平行リンク機構を介してセグメント受台を揺動駆動する為の左右１対の油圧シリンダを設けたので、駆動手段を簡単化し、小型化することができる。

本発明の実施例に係るシールド掘進機の概略側面図である。 前記シールド掘進機の後胴とその内部に装備したシールドジャッキ、作業デッキ、エレクタ、セグメント搬送装置等の断面図である。 図２に示すセグメント搬送装置の要部の拡大図である。 図２のIV−IV線断面図である。 セグメント受台を受取り位置にした状態の図２相当図である。 セグメント受台を受渡し位置にした状態の図２相当図である。

本発明を実施するための形態について、実施例に基づいて説明する。

本実施例は、矩形断面のトンネルを掘削するシールド掘進機に本発明のセグメント搬送装置を適用した場合の一例であり、このセグメント搬送装置について、図１〜図６に基づいて説明する。尚、以下の説明において、トンネル掘進方向を前方、この前方に向って左右方向を左右方向として説明する。

図１、図２に示すように、シールド掘進機１は、前胴２ａと後胴２ｂを含む胴部材２と、この胴部材２の前端側に装備されたカッターヘッド３と、カッターヘッド３の後側且つ前胴２ａの前端部分の内側のカッターチャンバー４と、複数のシールドジャッキ５と、前胴２ａ内に装備された種々の機器（複数の中折れジャッキ、複数のカッター駆動モータを含むカッター旋回駆動機構、掘削した土砂や岩石片を排出する排土手段又は排泥手段等々）と、後胴２ｂの前端部の内面に沿うように固定された環状ウェブ６と、この環状ウェブ６に装備された支柱フレーム７と、この支柱フレーム７の中段部から後方へ延びる作業デッキ８などを備えている。

更に、上記シールド掘進機１は、環状ウェブ６の後方近傍に配設された旋回リング９であって複数のローラにより回転自在に支持された旋回リング９と、この旋回リング９を回転駆動する回転駆動手段（図示略）と、旋回リング９に装備されたエレクタ１０であってトンネルＴの内面にセグメントＳを覆工するエレクタ１０と、このエレクタ１０の後側近傍において１リング分のセグメントＳの内周面を枠状体１１ａを介して押圧することでセグメントＳの形状を保持する形状保持装置１１等を備えている。このシールド掘進機１は、矩形断面のトンネルＴを掘削するもので、カッターヘッド３は矩形断面のトンネル掘削用の特殊構造のものであり、胴部材２は断面矩形（但し、４つの角部に丸みがある）のものである。

次に、立坑からセグメント搬送手段（図示略）で搬送されて搬入されたセグメントＳをセグメント搬送手段から受け取ってエレクタ１０に受け渡すセグメント搬送装置２０について説明する。尚、前記のセグメント搬送手段としては、例えば、図５に示すように、左右１対のトロリレール１３に吊持されて走行する移送台車１３ａでセグメントＳを吊持して搬送する搬送手段が採用されている。但し、トンネルＴ内の底部セグメントＳ上を走行する走行台車にセグメントＳを載置して搬送する搬送手段又はその他の搬送手段が採用される場合もある。

図２〜図４に示すように、このセグメント搬送装置２０は、エレクタ１０の後側付近において作業デッキ８に装備され、セグメント搬送手段からセグメントＳを受け取り、そのセグメントを前方へ所定距離揺動にて移送してエレクタ１０に受け渡すものである。

このセグメント搬送装置２０は、セグメントＳを載置支持可能なセグメント受台３０と、このセグメント受台３０を、エレクタ１０にセグメントＳを受け渡す受渡し位置Ｐ１と、この受渡し位置Ｐ１から後方へ所定距離揺動させた受取り位置Ｐ２であってセグメント搬送手段からセグメントＳを受け取る受取り位置Ｐ２とに前後揺動可能に支持する揺動支持機構４０とを備えている。

前記セグメント受台３０は、セグメントＳの左右幅とセグメントＳの前後幅以上の前後幅を有する平面視矩形で且つ所定の強度・剛性を有する台版状のもので、図４に示すセグメントＳの長手方向（周方向）を左右方向に向けた状態で、それらセグメントＳを載置可能なものである。

揺動支持機構４０は、セグメント受台３０の左右両端部に連結された左右１対のアーム４１と、これらアーム４１の上端部が夫々連結される左右１対の支持フレーム４３であって作業デッキ８に固定された左右１対の支持フレーム４３とを有する。
左右１対の支持フレーム４３は、セグメント受台３０の左右両端部に対応する左右方向位置において、作業デッキ８の下面に前後方向向きに配設されて作業デッキ８に固定されている。

前記各アーム４１は前後方向に所定間隔空けて平行に配置した前後１対のアーム部材４２からなり、各アーム部材４２の上端部は支持フレーム４３に左右方向向きの水平軸心回りに回動自在に連結され、各アーム部材４２の下端部はセグメント受台３０に左右方向向きの水平軸心回りに回動自在に連結されている。

アーム部材４２は、角パイプを素材として立て向きの「へ」字状に構成されている。アーム部材４２の上部側約１／３部分と残部側約２／３部分との境界部に後方に凸となる屈曲部４２ａが形状され、それら両者間の開角が例えば約１１０〜１４０°の範囲に入る角度に設定されている。このような屈曲部４２ａを設ける理由については後述する。但し、前記屈曲部４２ａは省略し、アーム部材４２はストレートの部材で構成してもよく、角パイプ以外の素材で構成してもよい。

前記支持フレーム４３は、その前端部分の下面部に固定されたボックス状の連結部材４３ａを有し、各アーム部材４２の上端部に固着された筒部材４４と、この筒部材４４に挿通させた左右方向向きの水平な支持ピン４５とが設けられ、支持ピン４５の両端部を連結部材４３ａで支持することで、各アーム部材４２の上端部が連結部材４３に回動自在に連結されている。尚、アーム部材４２と筒部材４４との連結を補強する補強リブ４６も設けられている。また、アーム部材４２の上端部を連結部材４３ａに連結する機構は、前記に限るものではなく、左右方向向きの水平な回転軸心回りに回動可能に連結する種々の連結機構を採用可能である。

左側の１対のアーム部材４２の各々において、アーム部材４２の下端部に固着された連結片４７と、この連結片４７に挿通させた左右方向向きの水平な支持ピン４８を介して、アーム部材４２の下端部がセグメント受台３０の左端部に回動自在に連結されている。右側の１対のアーム部材４２の各々において、アーム部材４２の下端部に固着された連結片４７と、この連結片４７に挿通させた左右方向向きの水平な支持ピン４８を介して、アーム部材４２の下端部がセグメント受台３０の右端部に回動自在に連結されている。

こうして、セグメント受台３０の左右両側に、１対のアーム部材４２を含む平行リンク機構４０Ａが夫々構成され、セグメント受台３０の左右両端部が左右１対の平行リンク機構４０Ａで前後揺動可能に支持されている。そして、これら左右１対の平行リンク機構４０Ａを介してセグメント受台３０を前後に揺動駆動する為の左右１対の油圧シリンダ５０が設けられている。尚、形状保持装置１１の枠状体１１ａのうちの、セグメント受台３０に対応する部分の上下幅をその他の部分の上下幅よりも幾分小さく構成して、セグメント受台３０と枠状体１１ａと干渉が生じないようにし、セグメント受台３０は枠状体１１ａよりも上側の空間を揺動移動するようになっている。

各油圧シリンダ５０のシリンダ本体５１の上端部の連結金具は、対応する左側又は右側の支持フレーム４３の後端部の下端部に固着されたブラケット４３ｂに左右方向向きの水平な支持ピン５１ａを介して回動可能に連結され、この油圧シリンダ５０のピストンロッド５２の先端部（下端部）の連結金具は、対応する左側又は右側の且つ後側のアーム部材４２の屈曲部４２ａに固着されたブラケット４２ｂに左右方向向きの水平な支持ピン５１ｂを介して回動可能に連結されている。油圧シリンダ５０は前方下りの傾斜姿勢（水平面に対する傾斜角は例えば４０〜４５°）に配設されている。

尚、図４には、エレクタ１０の腕部材１０ａであって油圧シリンダ１０ｂで屈伸される腕部材１０ａと、この腕部材１０ａの先端部に装備されたセグメント把持機構１０ｃも図示されている。また、排土手段のスクリューコンベア１２又は排泥手段の排泥管１２が、作業デッキ８の前部付近の空間を後方上り傾斜状に配設されている。

次に、以上説明したセグメント搬送装置２０の作用、効果について、図２、図５、図６に基づいて説明する。セグメント受台３０は左右１対の平行リンク機構４０Ａで前後揺動自在に支持され、図２に鎖線で図示のようにエレクタ１０にセグメントＳを受け渡す受渡し位置Ｐ１と、この受渡し位置Ｐ１から後方へ所定距離離隔した受取り位置Ｐ２であって、図２と図５に実線で示すようにセグメント搬送手段からセグメントＳを受け取る受取り位置Ｐ２とに亙って、前後揺動にて位置切換え自在になっている。

セグメント受台３０にセグメントＳを受け取る際には、図５に示すように、左右の油圧シリンダ５０のピストンロッド５２を収縮状態にして左右１対の平行リンク機構４０Ａを後方へ揺動させて、セグメント受台３０を受取り位置Ｐ２に位置させた状態で、セグメント搬送手段からセグメント受台３０にセグメントＳを受け取る。

次に、左右の油圧シリンダ５０のピストンロッド５２を伸長させてセグメント受台３０を前方へ揺動させて受渡し位置Ｐ１に切換えた状態において、エレクタ１０のセグメント把持機構１０ｃをセグメントＳに接近させてセグメントＳを把持し、エレクタ１０によりセグメントＳを組み付け位置へ移動させて組み付ける。

このセグメント搬送装置２０によれば、セグメント受台３０と、このセグメント受台３０を受取り位置Ｐ２と受渡し位置Ｐ１とに前後揺動自在に支持する揺動支持機構４０とを有するため、レールを省略した簡単な小型の構造でスペース的にも有利なセグメント搬送装置２０が得られる。

しかも、このセグメント搬送装置２０は作業デッキ８に装備され、シールド掘進機１の前進移動に追従して移動するため、シールド掘進機１の前進移動に応じて移設する必要がないだけでなく、左右方向への曲進時にも直進時と同様にセグメントＳの搬送が可能である。揺動支持機構４０は、左右１対のアーム４１と、左右１対の支持フレーム４３とを有するため、セグメント受台３０の左右両端部を支持することができ、セグメント搬送の安定性に優れる。

各アーム４１は、前後に所定間隔空けて平行に配置した前後１対のアーム部材４２からなり、アーム部材４２の上端部は支持フレーム４３に左右方向向きの水平軸心回りに回動自在に連結され、アーム部材４２の下端部はセグメント受台３０に左右方向向きの水平軸心回りに回動自在に連結されているため、セグメント受台３０は水平姿勢を保持した状態で、前後揺動可能になっている。

前記１対のアーム部材４２を含む平行リンク機構４０Ａが構成され、セグメント受台３０の左右両端部が左右１対の平行リンク機構４０Ａで前後揺動可能に支持されているため、揺動中に姿勢変化がなく、セグメント受台３０が左右方向へズレ動くこともないので、セグメントＳを安定的に搬送できる。また、トンネルＴに上り勾配や下り勾配がある場合にも、セグメントＳを搬送可能である。但し、この場合、セグメント受台３０は作業デッキ８と平行姿勢を維持する。

前記左右１対の平行リンク機構４０Ａを介してセグメント受台３０を揺動駆動する為の左右１対の油圧シリンダ５０を設けたので、駆動手段を簡単化し、小型化し、作動高速化を図ることができる。アーム部材４２に後方へ凸となる屈曲部４２ａを形成したため、セグメント受台３０を受渡し位置Ｐ１に位置させた際に、エレクタ１０のセグメント把持機構１０ｃとアーム部材４２とが干渉しにくくなる。しかも、１対のアーム部材４２の下端部をセグメント受台３０の後半側部分に連結したため、セグメント把持機構１０ｃとアーム部材４２とが一層干渉しにくくなる。

しかも、前記の屈曲部４２ａに油圧シリンダ５０のピストンロッド５２の先端部を連結したので、水平面に対する油圧シリンダ５０の傾斜角を小さくし、油圧シリンダ５０によりアーム部材４２を駆動する前後方向駆動力を大きくできるから、油圧シリンダ５０の小型化を図ることができる。

次に、前記実施例を部分的に変更する例について説明する。
１）前記セグメント搬送装置２０は、円形断面のトンネルやその他の断面形状のトンネルを掘削するシールド掘進機にも同様に適用することができる。

２）前記支持フレーム４３を作業デッキ８とは別部材で構成したが、作業デッキ８を構成する部材を兼用して支持フレーム４３を構成してもよい。
３）アーム部材４２の屈曲部４２ａを設ける代わりに、アーム部材４２に湾曲部を設けてもよい。

４）前記実施例では、形状保持装置１１の枠状体１１ａのうちの、セグメント受台３０に対応する部分の上下幅をその他の部分の上下幅よりも小さく構成しているが、次のように変更してもよい。アーム部材４２の長さを短くし且つアーム部材４２の前後揺動角を大きくすることで、セグメント受台３０の前後揺動の移動距離を確保し、形状保持装置１１の枠状体１１ａは全周に亙って同じ上下幅のものに構成する。

５）その他、当業者であれば、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で前記実施例に部分的な変更を付加した形態で本発明を実施可能であり、本発明はそれらも包含するものである。

シールド掘進機１のエレクタ１０の後側付近においてセグメント搬送手段から受け取ったセグメントＳをエレクタ１０に受け渡し可能なセグメント搬送装置２０を提供する。

１ シールド掘進機
８ 作業デッキ
Ｐ１ 受渡し位置
Ｐ２ 受取り位置
２０ セグメント搬送装置
３０ セグメント受台
４０ 揺動支持機構
４０Ａ 平行リンク機構
４１ アーム
４２ アーム部材
４３ 支持フレーム
５０ 油圧シリンダ

Claims (5)

1. シールド掘進機の作業デッキに装備されるセグメント搬送装置であって、
   セグメントを載置支持可能なセグメント受台と、
   前記セグメント受台を、セグメントをエレクタに受け渡す受渡し位置と、この受渡し位置から後方へ所定距離揺動させ且つセグメント搬送手段からセグメントを受け取る受取り位置とに前後揺動可能に支持する揺動支持機構とを備え、
   前記揺動支持機構は、その上端部が作業デッキに回動可能に連結され、
   前記揺動支持機構が前後方向に回動することで前記セグメント受台が前後方向に揺動するように構成されたことを特徴とするセグメント搬送装置。
2. 前記揺動支持機構は、セグメント受台の左右両端部に連結された左右１対のアームと、これらアームの上端部が夫々連結され且つ前記作業デッキに固定された左右１対の支持フレームとを有することを特徴とする請求項１記載のセグメント搬送装置。
3. 前記アームの各々は前後方向に所定間隔空けて平行に配置した前後１対のアーム部材からなり、各アーム部材の上端部は前記支持フレームに左右方向向きの水平軸心回りに回動自在に連結され、各アーム部材の下端部はセグメント受台に左右方向向きの水平軸心回りに回動自在に連結されたことを特徴とする請求項２に記載のセグメント搬送装置。
4. 前記セグメント受台の左右両端部が左右１対の平行リンク機構で前後揺動可能に支持されたことを特徴とする請求項３に記載のセグメント搬送装置。
5. 前記左右１対の平行リンク機構を介してセグメント受台を揺動駆動する為の左右１対の油圧シリンダを設けたことを特徴とする請求項４に記載のセグメント搬送装置。