JP7486650B1 - 防水シート接合装置及び接合ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】防水シートの接合工程における施工品質を向上できるとともに作業員の肉体的負担を軽減可能な防水シート接合装置及び接合ユニットを提供すること。【解決手段】本発明の防水シート接合装置Ａは、アーチ形状を呈するガイドレールＡ１と、接合ユニット１と、を備えることを特徴とする。本発明の接合ユニット１は、拝み合わせた２枚の防水シートＳの重合部を両面から押し付けて溶着可能な溶着機１０と、アーチ状のガイドレールＡ２に沿って移動可能な移動ベース２０と、溶着機１０を移動ベース２０に対し相対的に位置調整可能に接続する接続アーム３０と、移動ベース２０に対する溶着機１０の相対位置の変化に応じて移動ベースの２０移動速度を調整可能とする制御手段４０と、を備えることを特徴とする。【選択図】図２

Description

特許法第３０条第２項適用 令和５年２月７日に新聞で公開。令和５年２月７日に新聞で公開。令和５年２月１４日に新聞で公開。令和５年３月１日に雑誌で公開。令和５年３月１日に雑誌で公開。令和５年７月５日に佐世保道路弓張トンネル工事で施工。令和５年２月３日にウェブサイトで公開。令和５年２月６日にウェブサイトで公開。令和５年２月６日にウェブサイトで公開。令和５年２月７日にウェブサイトで公開。令和５年２月７日にウェブサイトで公開。令和５年２月７日にウェブサイトで公開。令和５年２月７日にウェブサイトで公開。令和５年２月８日にウェブサイトで公開。令和５年２月１４日にウェブサイトで公開。令和５年３月６日にウェブサイトで公開。令和５年９月４日にウェブサイトで公開。令和５年８月１日にウェブサイトで公開。

本発明は防水シート接合装置及び接合ユニットに関し、特に防水シートの接合工程における施工品質を向上でき、作業員の肉体的負担を軽減可能な防水シート接合装置及び接合ユニットに関する。

山岳トンネル工事では、トンネルの防水性を確保するため、吹付けコンクリート面に防水シートを敷設するシート防水工が多用されている。
シート防水工では、トンネル軸方向に隣り合う防水シートの縁部を熱溶着機を使って接合する。
引用文献１～３には、２枚の防水シートの縁部を重ねて拝み合わせ、その重合部を熱溶着機の加熱コテで加熱しつつ一対のローラで両面から押圧し、作業員が作業台車を昇降しながら熱溶着機をトンネル周方向に走らせることで、防水シートを連続して溶着する技術が開示されている（図１１）。
ローラの進行速度が速すぎると加熱不足による溶着不良が生じる反面、ローラの進行速度が遅すぎるとシートを溶かすおそれがある。これらはいずれもトンネルの水密性を損なうため、熟練工による作業が必要となる。
引用文献４には、いわゆるＩ－ＣＯＮＳＴＲＵＣＴＩＯＮの取り組みの一環として、アーチ状のガイドレールに沿ってトンネル周方向に自走しながら、防水シートを連続して溶着する防水シート接合装置が開示されている。
この技術によれば、本体を吹付コンクリート面に沿って円弧状に自走させつつ、本体上に支持した溶着機の位置を微調整することによって、比較的容易に防水シートを接合できる。

特開２０１５－８６６８８号公報 特開２０１４－２１４４２３号公報 特開２００１－２８００９６号公報 特開２０２１－１２３９４６号公報

特許文献１～３の従来技術には以下の課題がある。
＜１＞作業員が熱溶着機を持って、防水シートの重合部に沿って移動する必要がある。重合部は概ねトンネルの吹付コンクリート面に対応したトンネル横断面の円弧状となるが、この軌道を、作業台車上を昇降しながらローラの進行速度に合わせてなぞる作業は非常に難度が高い。このため作業に熟練を要し、施工品質の維持が難しい。
＜２＞トンネル側面では、作業台車の上段と下段とで作業員が熱溶着機を受け渡して作業する。これは狭小な足場上での高所作業であり、苦渋作業である。また、上下受け渡し用に複数の作業員が必要となるため人件費が嵩む。
＜３＞施工品質が作業員の技能や経験に大きく依存するため、施工品質にばらつきが生じやすい。
＜４＞熱溶着機は小型でも５ｋｇ前後の重量がある。これを吹付コンクリート面から所定の距離を保ちつつ移動させる作業は、作業員の腕や肩へ大きな負担となる。また、特に天端付近では狭い空間で上方を見上げながらの作業となるため、不自然な姿勢を強いられ、作業員の肉体的負担が非常に大きい。
＜５＞ローラの位置合わせに集中しながら作業台車上を昇降するため、足元や周囲に注意が届きにくく、安全上の懸念がある。

特許文献４の従来技術には以下の課題がある。
＜１＞防水シートは吹付けコンクリート面の凹凸に合わせ、たるみを持って展張されていることから、防水シートの重合部は三次元的に波打っている。このため、防水シートのたるみが多い個所では、本体の移動距離に対して溶着機による溶着量が多く、本体の移動速度と溶着機の移動速度を同期させることができない。溶着機が本体から大幅に遅れると、溶着機が本体に引っ張られてローラに負荷がかかることで、溶着にムラが生じ、防水シートの水密性を損なうおそれがある。
＜２＞本体の移動速度と溶着機の移動速度を同期させるために、常時作業員が付き添って本体の移動速度を微調整する必要がある。このため、特にトンネル側面において、作業員が狭小な足場空間内を上下に移動する必要があり、作業性が十分でない。

本発明の目的は、以上のような従来技術の課題を解決可能な防水シート接合装置及び接合ユニットを提供することにある。

本発明の接合ユニットは、拝み合わせた２枚の防水シートの重合部を両面から押し付けて溶着可能な溶着機と、アーチ状のガイドレールに沿って移動可能な移動ベースと、溶着機を移動ベースに対し相対的に位置調整可能に接続する接続アームと、移動ベースに対する溶着機の相対位置の変化に応じて移動ベースの移動速度を調整可能とする制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明の接合ユニットは、接続アームが、溶着機を、移動ベースに対し、移動ベースの移動方向に対し垂直方向となるＸ軸を中心に回動可能な回動部を備え、制御手段が、回動部の回動角度に応じて移動ベースの移動速度を調整してもよい。

本発明の接合ユニットは、接続アームが、溶着機を、移動ベースに対し、Ｘ軸と直交するＹ軸を中心に俯仰可能な俯仰部を備えていてもよい。

本発明の接合ユニットは、接続アームが、溶着機を、移動ベースに対し、移動ベースの移動方向と水平方向に直交する方向に摺動可能な摺動部を備えていてもよい。

本発明の接合ユニットは、回動部が、摺動部から上方に突起するシャフトユニットを備え、シャフトユニットが、基端ブロックと、先端ブロックと、を有し、先端ブロックが、基端ブロックに対しＸ軸を中心に回動可能であってもよい。

本発明の接合ユニットは、回動部が、先端ブロックと連結し、溶着機と同期してＸ軸周方向に回動可能なバランスアームを備えていてもよい。

本発明の接合ユニットは、俯仰部が、一端付近で溶着機を支持し、他端でカウンターウェイトを支持するシーソーアームを備え、回動部が、シーソーアームの中央部をＹ軸方向に軸支し、俯仰部が、カウンターウェイトを用いて溶接機の位置調整してもよい。

本発明の接合ユニットは、俯仰部が、さらに一端が溶着機をＹ軸方向に軸支し、他端が回動部をＹ軸方向に軸支するリンクバーを備え、シーソーアームが先端付近を溶着機をＹ軸方向に軸支され、シーソーアーム、溶着機、リンクバー、及び回動部によって、４点リンク構造を構成していてもよい。

本発明の防水シート接合装置は、アーチ形状を呈するガイドレールと、接合ユニットと、を備えることを特徴とする。

以上の構成より、本発明の防水シート接合装置及び接合ユニットは次の効果の少なくともひとつを備える。
＜１＞接合ユニットを吹付コンクリート面に沿って設けられたアーチ形状のガイドレール上を自走させることで、半自動的に防水シートを接合できる。このため、施工効率が非常に高い。
＜２＞作業員が一名で遠隔操作できるため、施工コストを低減することができる。
＜３＞熟練工である作業員を必要としないため、担当作業員の選定が容易で、かつ施工品質の均一化を図ることができる。
＜４＞接合ユニットが溶着機を支持して自走するため、作業員が溶着機を取り廻す必要がない。このため、作業員の肉体的負担がない。
＜５＞作業員が地上から一名で遠隔操作でき、足場内を移動や昇降する必要がないため、作業の安全性が高い。
＜６＞移動ベースと溶着機の相対位置に応じて移動ベースの移動速度を自動的に調整し、溶着機の移動速度と同期させることができる。これによって、溶着機のローラに負荷をかけず一定速度で溶着することで高い施工品質を維持することができる。

本発明の防水シート接合装置の説明図。 本発明の接合ユニットの説明図。 溶着機の説明図。 移動ベースの説明図。 接続アームの説明図。 リンクバーの説明図。 制御手段の説明図。 防水シート接合装置の使用方法の説明図。 移動速度の制御の説明図（１）。 移動速度の制御の説明図（２）。 従来技術の説明図。

以下、図面を参照しながら本発明の防水シート接合装置及び接合ユニットについて詳細に説明する。
なお、本明細書等における「上」「下」とは、ガイドレール上に接合ユニットを配置した状態における接合ユニット側を上とした「上」「下」を、「前」「後」とは、ガイドレール上における接合ユニットの進行方向を前方とした「前」「後」を、「左」「右」とは、接合ユニットの平面視において進行方向に対する「左」「右」を、それぞれ意味する。

［防水シート接合装置］
＜１＞全体の構成（図１）
本発明の防水シート接合装置Ａは、トンネルの吹付コンクリート面に敷設する防水シートＳにおいて、トンネル軸方向に隣接する２枚の防水シートＳの縁部をトンネル径方向に沿って連続して接合する装置である。
防水シート接合装置Ａは、作業台車Ｂに搭載するガイドレールＡ１と、ガイドレールＡ１上を移動する接合ユニット１と、を少なくとも備える。本例では更にガイドレールに沿って配置したリード材Ａ２を備える。
本例では、作業員がトンネル床面から接合ユニット１の進行を監視し、必要に応じて接合ユニット１を遠隔操作（駆動・停止・速度調整等）する。ただしこれに限らず、完全に自動化してもよい。

＜２＞ガイドレール（図１）
ガイドレールＡ１は、接合ユニット１を円弧状の軌道に沿って移動させるレール材である。
ガイドレールＡ１は、吹付コンクリート面の曲率に対応したアーチ形状を呈する。
本例ではガイドレールＡ１として、アーチ状に湾曲させた断面Ｈ形状の形鋼を採用する。ガイドレールＡ１の内側には、必要に応じて作業台車Ｂ上に設置するための支柱や台座を付設する。
ただし、ガイドレールＡ１の構造は上記に限らず、強化プラスチック等の素材からなってもよく、３Ｄプリンターを用いて製作してもよい。また、ガイドレールＡ１は、作業台車Ｂの構造の一部として構成してもよい。

＜３＞接合ユニット（図２）
接合ユニット１は、ガイドレール上１０上を移動しながら防水シートＳの縁部を接合する装置である。
接合ユニット１は、防水シートＳの縁部を接合する溶着機１０と、ガイドレールＡ１上を移動する移動ベース２０と、溶着機１０を移動ベース２０に連結する接続アーム３０と、接合ユニット１の移動速度を制御する制御手段４０と、を少なくとも備える。
本発明の接合ユニット１は、制御手段４０が、移動ベース２０に対する溶着機１０の相対位置の変化に応じて移動ベース２０の移動速度を調整可能に構成した点に一つの特徴を有する。

＜３．１＞溶着機（図３）
溶着機１０は、防水シートＳの重合部を接合する熱溶着機である。
溶着機１０は、ハウジング１１と、２本一対の押圧ローラ１２と、発熱体１３と、を少なくとも備える。本例では更にハウジング１１に付設したガイド材１４を備える。
溶着機１０は、ハウジング１１に内蔵した制御装置によって、押圧ローラ１２の回転／停止、押圧ローラ１２の回転速度、押圧ローラ１２の回転方向、発熱体１３の加熱／停止、発熱体１３の温度、等を制御することができる。
溶着機１０の電源は、バッテリー式であっても外部電源式であってもよい。

＜３．１．１＞押圧ローラ（図３）
押圧ローラ１２は、防水シートＳの重合部を挟み付けて溶着接合する部材である。
押圧ローラ１２は、略円筒形状を呈し、外周には連続する１本または複数本の非溶着部形成用の溝を有する。
押圧ローラ１２は、ハウジング１１の上面から２本平行に突出する。
２本の押圧ローラ１２の間は、２枚の防水シートＳの重合部を前方から後方へ送り出しつつ、両側から挟み付けて溶着可能な程度の間隔を設ける。

＜３．１．２＞発熱体（図３）
発熱体１３は、防水シートＳの重合部を加熱して溶融させる部材である。
発熱体１３は、熱コテと、熱コテを覆うクサビ状の有孔カバーの組み合わせからなる。
発熱体１３は、ハウジング１１から上方に向けて付設する。
発熱体１３は、一対の押圧ローラ１２の前方、すなわち防水シートＳの取り込み側に、有孔カバーのクサビ先端側を前方に向けて配置する。

＜３．１．３＞ガイド材（図３）
ガイド材１４は、２枚の防水シートＳを重ねて取り込む部材である。
本例ではガイド材１４として、ガイドベース１４ａと、２本のガイドアーム１４ｂと、ガイドアーム１４ｂ１本に付き２枚ずつ設けた計４枚のガイド板１４ｃと、ガイド板１４ｃ１枚に付き１つずつ設けた計４つの引込ローラ１４ｄと、の組合せを採用する。
ガイドベース１４ａは、ハウジング１１から前方に延出するように連結する。
２本のガイドアーム１４ｂは、ガイドベース１４ａ上に、前方に向かって５～１５度程度幅方向に開拡するように延出する。
４枚のガイド板１４ｃは、各ガイドアーム１４ｂの先端側に２枚ずつ設け、ガイドアーム１４ｂの延出方向に防水シートＳの通路を確保するように、僅かな間隔を空けて平行配置する。
４つの引込ローラ１４ｄは、各ガイド板１４ｃの内面に上下方向に軸支される。
一対の引込ローラ１４ｄが、小型モータ（不図示）によって後方向に回転することで、２枚のガイド板１４ｃ間に防水シートＳを引込むことができる。
ガイド材１４は、発熱体１３の前方、すなわち防水シートＳの取り込み側に向けて配置する。

＜３．２＞移動ベース（図４）
移動ベース２０は、ガイドレールＡ１上を自走する機構である。
移動ベース２０は、ベース本体２１と、移動装置２２と、を少なくとも備える。
本例ではベース本体２１が、ガイドレールＡ１のフランジを両面から挟み込み、ガイドレールＡ１上から脱落しないように移動をガイドする４対８個のガイドローラ２１ａを備える。

＜３．２．１＞移動装置（図４）
本例では移動装置２２が、モータ２２ａと、スプロケット２２ｂと、を備える。
モータ２２ａは、ベース本体２１に固定される。
本例ではモータ２２ａとして、サーボモータを採用する。
モータ２２ａの電源は、バッテリー式であっても外部電源式であってもよい。また溶着機１０と電源を共用してもよい。
スプロケット２２ｂは、ベース本体２１に前後方向に軸支され、モータ２２ａの駆動に連動して回転する。スプロケット２２ｂの外周には、後述するリード材Ａ２と噛み合わせるための突起を形成する。

＜３．３＞接続アーム（図５）
接続アーム３０は、溶着機１０を移動ベース２０に対して相対的に位置調整可能に接続する部材である。
接続アーム３０は、複数部材の組合せによる多関節構造からなり、少なくとも回動部３２を備える。
本例では更に、摺動部３１と、俯仰部３３と、を備える。
詳細には、ベース本体２１の上部に摺動部３１を設置し、摺動部３１上に回動部３２を設置し、回動部３２の先端に俯仰部３３を設置し、俯仰部３３によって溶着機１０を支持する。
ただし、接続アーム３０の構造は上記に限らない。

＜３．３．１＞摺動部（図５）
摺動部３１は、溶着機１０を移動ベース２０に対して摺動するように調整する機構である。
摺動部３１は、溶着機１０を、少なくとも移動ベース２０の幅方向に摺動可能な構成とする。
本例では摺動部３１として、ベース本体２１上に設けた２本のスライドレール３１ａと、２本のスライドレール３１ａ上に配置したスライドベース３１ｂと、の組合せを採用する。
２本のスライドレール３１ａは、ベース本体２１の上面において、ベース本体２１の幅方向である左右方向に平行に配置する。スライドベース３１ｂは、底面にスライドレール３１ａを収容する２本の平行溝を備える。
２本のスライドレール３１ａにスライドベース３１ｂの平行溝を係合することで、スライドベース３１ｂをスライドレール３１ａに沿って摺動して、溶着機１０の位置を左右の方向に移動させることができる。
ただし、摺動部３１の構造は上記に限らず、例えばスライドレール３１ａの数は１本または３本以上であってもよい。またスライドベース３１ｂを２本のスライドレール３１ａ間に摺動自在に挟持する構造等であってもよい。

＜３．３．２＞回動部（図５）
回動部３２は、溶着機１０を移動ベース２０に対して回動するように調整し、防水シートＳの溶接ラインへの追従機能を発揮する機構である。
回動部３２は、溶着機１０を、少なくとも移動ベース２０の移動方向に対し垂直方向となるＸ軸を中心に回動可能な構成とする。ここで「移動方向に対し垂直方向」とは、接合ユニット１を水平面上に設置した状態における鉛直方向を意味する。
本例では回動部３２として、スライドベース３１ｂ上からＸ軸方向に突起するシャフトユニット３２ａを採用する。
シャフトユニット３２ａは、基端ブロック３２ｂと、先端ブロック３２ｃと、バランスアーム３２ｄと、を少なくとも備える。
基端ブロック３２ｂは、スライドベース３１ｂの上面から上方に突起する。
先端ブロック３２ｃは、基端ブロック３２ｂの先端に、Ｘ軸周方向に回動自在に軸支される。

＜３．３．２．１＞バランスアーム（図５）
バランスアーム３２ｄは、溶着機１０との釣り合いを取る部材である。
バランスアーム３２ｄは、一端が先端ブロック３２ｃと連結し、他端がＸ軸と直交する方向へ延在する。このため、溶着機１０と同期して、基端ブロック３２ｂに対しＸ軸周方向に回動する。
バランスアーム３２ｄの形状と重さは、溶着機１０との釣り合いを考慮して適宜設定する。本例ではバランスアーム３２ｄの先端に複数のウェイトを着脱可能に装着している。なお、バランスアーム３２ｄの先端をネジ形状とし、中央の孔内に溝を有するウェイトを用い、当該ウェイトの位置をネジ上で調整し固定するようにしてもよい。
接合ユニット１は、溶着機１０を、シャフトユニット３２ａの支軸からＸ軸直交方向へ片持ち状に支持する構造であるため、トンネルのスプリングライン（Ｓ．Ｌ．）より下方において、接合ユニット１がガイドレールＡ１上を鉛直方向に進行する姿勢では、溶着機１０の荷重により先端ブロック３２ｃにＸ軸周りの回転トルクがかかる。
回動部３２にバランスアーム３２ｄを設けることで、バランスアーム３２ｄが溶着機１０の荷重と吊り合い、溶着機１０が自重によってトンネル床面方向に傾くのを防ぐことができる。
ただし、バランスアーム３２ｄは必須の構成要素ではなく、例えば回動部３２内に配置したトーションスプリングや油圧シリンダ等の付勢手段によって溶着機１０の傾きを制御してもよい。

＜３．３．３＞俯仰部（図５）
俯仰部３３は、溶着機１０を移動ベース２０に対して俯仰するように調整する機構である。
俯仰部３３は、溶着機１０を、Ｘ軸と直交するＹ軸に沿って俯仰可能な構成とする。
本例では俯仰部３３として、シーソーアーム３３ａと、カウンターウェイト３３ｂと、リンクバー３３ｃと、の組合せを採用する。
シーソーアーム３３ａは、長手方向がＹ軸方向となるように中央部を先端ブロック３２ｃにより軸支され、先端ブロック３２ｃに対しＹ軸周りに回動する。
シーソーアーム３３ａは、一端を溶着機１０のハウジング１１にＹ軸方向に軸支し、他端にカウンターウェイト３３ｂを装着する。
カウンターウェイト３３ｂの重さは、溶着機１０との釣り合いを考慮して適宜設定する。
リンクバー３３ｃは、シーソーアーム３３ａの下方に、シーソーアーム３３ａと略平行に配置する。
本発明の接合ユニット１は、バランスアーム３２ｄとシーソーアーム３３ａの組合せからなるバランサー機構によって、接合ユニット１の姿勢に関わらず、溶着機１０を無重力状態に保持することができる。このため、溶着機１０の自重の影響を受けず、防水シートＳの接合ラインに追従して溶着することが可能である。

＜３．３．３．１＞リンクバー（図５）
リンクバー３３ｃは、俯仰部３３に４点リンク構造を構成する部材である。
リンクバー３３ｃは、シーソーアーム３３ａの下方において、一端を溶着機１０のハウジング１１にＹ軸方向に軸支し、他端を先端ブロック３２ｃにＹ軸方向に軸支する。これによって、シーソーアーム３３ａ、ハウジング１１、リンクバー３３ｃ、及び先端ブロック３２ｃによる４点リンク構造を構成する。
４点リンク構造によって、シーソーアーム３３ａの仰角・俯角に関わらず先端ブロック３２ｃとハウジング１１が平行となるから、溶着機１０の押圧ローラ１２を常にＸ軸と平行に維持することができる（図６）。これによって、防水シートＳの溶着の精度を高めることができる。
なお、４点リンク構造は、平行リンクであることが望ましいが、厳密に平行である必要はない。

＜３．４＞制御手段（図７）
制御手段４０は、移動ベース２０の移動速度をフィードバック制御する手段である。
本例では制御手段４０が、測角センサ４１と、制御回路４２と、サーボ装置４３と、を備える。
本例では制御手段４０の内、測角センサ４１を回動部３２内に、制御回路４２とサーボ装置４３を移動ベース２０にそれぞれ配置する。なお、図面上は各要素間を接続する配線を省略している。
測角センサ４１は、回動部３２及び制御回路４２と電気的に接続し、回動部３２の回動角度（回動方向を含む）を検知して、センサ信号として制御回路４２へ送信する。
制御回路４２は、サーボ装置４３と電気的に接続し、測角センサ４１からセンサ信号を受信し、サーボ装置４３からフィードバックしたモータ２２ａの回転速度との比較において、センサ信号の測定値に応じた制御信号をサーボ装置４３へ送信する。
サーボ装置４３は、モータ２２ａと電気的に接続し、制御回路４２から制御信号を受信し、制御信号に従ってモータ２２ａに流れる電流を制御して、モータ２２ａの回転速度を調整する。これによって移動ベース２０の移動速度を制御することができる。
ただし、制御手段４０の構成は上記に限らず、例えばサーボ装置４３をインバータ装置としてもよい。また、回動部３２の回動角度ではなく、摺動部３１の摺動量、又は俯仰部３３の俯仰角度に応じて移動ベース２０の移動速度を制御してもよい。
移動速度の制御方法の詳細については後述する。

＜４＞リード材（図２）
リード材Ａ２は、接合ユニット１の移動時にスプロケット２２ｂを噛合わせる線状の部材である。
リード材Ａ２は、接合ユニット１の移動ベース２０内を経由させ、ガイドレールＡ１の長手方向の一端から他端へガイドレールＡ１のウエイブに沿って上フランジ面に配設される。
本例ではリード材Ａ２として、移動ベース２０内でスプロケット２２ｂに噛合させたローラチェーンを採用する。
移動ベース２０のスプロケット２２ｂを回転させると、リード材Ａ２がスプロケット２２ｂの突起に噛み込まれ、移動ベース２０の一方から他方へと送り出されることで、これを反力として移動ベース２０が移動する。
なお、リード材Ａ２はローラチェーンに限らず、移動ベース２０の構造と係合しつつ送り出し可能な構造であれば、ローラチェーン以外の伝動用チェーンやワイヤロープ等を採用してもよい。

＜５＞使用方法（図８）
防水シート接合装置Ａの使用方法について以下に説明する。
本例では、先の工程でトンネルの吹付コンクリート面に、トンネル軸方向に隣接して２枚の防水シートＳ，Ｓを固定した後、その縁部を接合する場合について説明する。
なお、防水シートＳ，Ｓは全面が吹付コンクリート面に展開・固定されている必要はなく、少なくとも接合する縁部付近が吹付コンクリート面に固定されていればよい。

＜５．１＞ガイドレールのセット
ガイドレールＡ１のアーチが作業台車Ｂを幅方向に跨ぐように、ガイドレールＡ１を作業台車Ｂ上に搭載する。
作業台車Ｂを移動して、ガイドレールＡ１が２枚の防水シートＳ，Ｓの接合ラインに沿う位置に設置する。
接合ユニット１をガイドレールＡ１の一方の基部に、接合ユニット１の前方をトンネルの天端に向けて配置する。

＜５．２＞防水シートの溶着
接続アーム３０の回動、俯仰、及び摺動によって溶着機１０の三次元位置を調整し、溶着機１０を防水シートＳ，Ｓの縁部に近接させる。
２枚の防水シートＳ，Ｓの縁部を、２本のガイドアーム１４ｂにおける２枚のガイド板１４ｃの間に通し、発熱体１３を挟んで２本の押圧ローラ１２の間にセットする。
発熱体１３を加熱し、防水シートＳを温める。
防水シートＳが溶融し始めたら、押圧ローラ１２を回転させ、防水シートＳを押圧ローラ１２で両側から挟んで重合させながら後方へ送り出す。
防水シートＳ，Ｓの重合部は、発熱体１３によって溶融した状態で押圧ローラ１２に両側から押し付けられることによって、押圧ローラ１２の軌道に沿って連続して融着する。同時に、押圧ローラ１２に周設した溝によって、防水シートＳ，Ｓの重合部内に連続した非溶着部が形成される。

＜５．３＞移動ベースの駆動
押圧ローラ１２による防水シートＳの引き込み／溶着の進行と同時に、移動ベース２０を駆動させ、接合ユニット１をガイドレールＡ１に沿って移動させる。
移動に伴い、防水シートＳの溶着ラインとガイドレールＡ１の軌道とにずれが生じた場合、摺動部３１によるスライドベース３１ｂの左右移動、回動部３２による先端ブロック３２ｃの回動、及び俯仰部３３によるシーソーアーム３３ａの俯仰によって、溶着機１０の三次元位置が溶着ラインと一致するように自動調整される。

＜５．４＞移動速度の制御
防水シートのたるみ等によって、溶着機１０の移動速度と移動ベース２０の移動速度にずれが生じる場合、制御手段４０が移動ベース２０の移動速度を自動制御する。詳細には以下のように制御する。

＜５．４．１＞溶着が走行に遅れる場合（図９）
防水シートＳのヨレやたわみが多い個所では、移動ベース２０の移動距離に対する溶着機１０による溶着量が多くなるため、移動ベース２０の移動速度Ｖ^２０に対する溶着機１０の進行速度Ｖ^１０（Ｖ^１０／Ｖ^２０）が通常箇所に比べて遅くなる。
このため、移動ベース２０上に片持状に支持した溶着機１０は、回動部３２を中心にＸ軸周方向（例：平面視時計回り）へ回動する（図９（ａ））。
回動による溶着機１０の移動ベース２０の走行軌道との幅方向のずれは、摺動部３１の摺動によって自律的に吸収される。
この場合、制御手段４０の測角センサ４１が、先端ブロック３２ｃの基端ブロック３２ｂに対する回動角度（＋Ｘ°）を検知し、センサ信号として制御回路４２へ送信する。
制御回路４２は、センサ信号の回動角度に応じた制御信号を生成し、サーボ装置４３へ送信する。詳細には、制御回路４２は、回動角度＋Ｘ°が正値（＋）であることから移動ベース２０を「減速」させる必要があると判断し、またＸ°の数値が大きいほど移動ベース２０の移動速度Ｖ^２０を大きく減速させ、Ｘ°の数値が小さくなるように制御信号を設定する。
サーボ装置４３は、制御信号に従ってモータ２２ａに流れる電流を抑制して、モータ２２ａの回転速度を減速させる。これによって移動ベース２０の移動速度Ｖ^２０と溶着機１０の進行速度Ｖ^１０が対応する（図９（ｂ））。

＜５．４．２＞溶着が走行に先立つ場合（図１０）
移動ベース２０の移動距離に対する溶着機１０による溶着量が少ない場合、移動ベース２０の移動速度Ｖ^２０に対する溶着機１０の進行速度Ｖ^１０（Ｖ^１０／Ｖ^２０）が通常箇所に比べて早くなる。
このため、移動ベース２０上に片持状に支持した溶着機１０は、回動部３２を中心にＸ軸の前項の反対方向（例：平面視反時計回り）へ回動する（図１０（ａ））。
この場合、制御手段４０の測角センサ４１が、先端ブロック３２ｃの基端ブロック３２ｂに対する回動角度（－Ｘ°）を検知し、センサ信号として制御回路４２へ送信する。
制御回路４２は、回動角度－Ｘ°が負値（－）であることから移動ベース２０を「加速」させる必要があると判断し、また－Ｘ°の数値が大きいほど移動ベース２０の移動速度Ｖ^２０を大きく加速させ－Ｘ°の数値が小さくなるように制御信号を設定し、サーボ装置４３へ送信する。
サーボ装置４３は、制御信号に従ってモータ２２ａに流れる電流を増加して、モータ２２ａの回転速度を加速させる。これによって移動ベース２０の移動速度Ｖ^２０と溶着機１０の進行速度Ｖ^１０が対応する（図１０（ｂ））。

＜５．５＞接合の完了
以上の手順により、防水シートＳ、Ｓの縁部をトンネル周方向全長にわたって接合する。
接合後、防水シートＳの非溶着部に検査針を挿入して圧縮空気を注入し、溶着漏れがないかの加圧検査を行う。

［他の移動方法の例］
接合ユニット１の移動方法はリード材Ａ２を用いる方法に限られない。
例えば、移動ベース２０がモータ２２ａによって回転するタイヤやクローラを備え、ガイドローラ２１ａによってタイヤやクローラをガイドレールＡ１の表面に押しつけながら自走してもよい。
要は、接合ユニット１をガイドレールＡ１に沿って移動させることができればいかなる構成であってもよい。

Ａ 防水シート接合装置
Ａ１ ガイドレール
Ａ２ リード材
Ｂ 作業台車
Ｓ 防水シート
Ｘ Ｘ軸
Ｙ Ｙ軸
１ 接合ユニット
１０ 溶着機
１１ ハウジング
１２ 押圧ローラ
１３ 発熱体
１４ ガイド材
１４ａ ガイドベース
１４ｂ ガイドアーム
１４ｃ ガイド板
１４ｄ 引込ローラ
２０ 移動ベース
２１ ベース本体
２１ａ ガイドローラ
２２ 移動装置
２２ａ モータ
２２ｂ スプロケット
３０ 接続アーム
３１ 摺動部
３１ａ スライドレール
３１ｂ スライドベース
３２ 回動部
３２ａ シャフトユニット
３２ｂ 基端ブロック
３２ｃ 先端ブロック
３２ｄ バランスアーム
３３ 俯仰部
３３ａ シーソーアーム
３３ｂ カウンターウェイト
３３ｃ リンクバー
４０ 制御手段
４１ 測角センサ
４２ 制御回路
４３ サーボ装置

Claims (5)

1. トンネル工事のシート防水工において、吹付けコンクリート面に敷設する、トンネル軸方向に隣り合う２枚の防水シートの縁部同士を、トンネル周方向に沿って接合する、防水シートの接合ユニットであって、
   拝み合わせた前記２枚の防水シートの重合部を両面から押し付けて溶着可能な溶着機と、
   アーチ状のガイドレールに沿って移動可能な移動ベースと、
   前記溶着機を前記移動ベースに対し相対的に位置調整可能に接続する接続アームと、
   前記移動ベースに対する前記溶着機の相対位置の変化に応じて前記移動ベースの移動速度を調整可能とする制御手段と、を備え、
   前記接続アームが、前記溶着機を、前記移動ベースに対し、トンネル半径方向であるＸ軸を中心に回動可能な回動部を備え、
   前記制御手段が、前記回動部の回動角度に応じて前記移動ベースの移動速度を調整することを特徴とする、
   接合ユニット。
2. トンネル工事のシート防水工において、吹付けコンクリート面に敷設する、トンネル軸方向に隣り合う２枚の防水シートの縁部同士を、トンネル周方向に沿って接合する、防水シートの接合ユニットであって、
   拝み合わせた前記２枚の防水シートの重合部を両面から押し付けて溶着可能な溶着機と、
   アーチ状のガイドレールに沿って移動可能な移動ベースと、
   前記溶着機を前記移動ベースに対し相対的に位置調整可能に接続する接続アームと、
   前記移動ベースに対する前記溶着機の相対位置の変化に応じて前記移動ベースの移動速度を調整可能とする制御手段と、を備え、
   前記接続アームが、前記溶着機を、前記移動ベースに対し、トンネル半径方向であるＸ軸を中心に回動可能な回動部を備え、前記制御手段が、前記回動部の回動角度に応じて前記移動ベースの移動速度を調整し、
   前記接続アームが、前記回動部より前記溶着機側に設けた俯仰部であって、前記溶着機を、前記移動ベースに対し、前記Ｘ軸と直交するＹ軸を中心に俯仰可能な俯仰部を備え、
   前記俯仰部が、一端付近で前記溶着機を支持し、他端でカウンターウェイトを支持するシーソーアームを備え、
   前記回動部が、前記シーソーアームの中央部を前記Ｙ軸方向に軸支し、
   前記俯仰部が、前記カウンターウェイトを用いて前記溶着機の位置を調整することを特徴とする、
   接合ユニット。
3. トンネル工事のシート防水工において、吹付けコンクリート面に敷設する、トンネル軸方向に隣り合う２枚の防水シートの縁部同士を、トンネル周方向に沿って接合する、防水シートの接合ユニットであって、
   拝み合わせた前記２枚の防水シートの重合部を両面から押し付けて溶着可能な溶着機と、
   アーチ状のガイドレールに沿って移動可能な移動ベースと、
   前記溶着機を前記移動ベースに対し相対的に位置調整可能に接続する接続アームと、
   前記移動ベースに対する前記溶着機の相対位置の変化に応じて前記移動ベースの移動速度を調整可能とする制御手段と、を備え、
   前記接続アームが、前記溶着機を、前記移動ベースに対し、トンネル半径方向であるＸ軸を中心に回動可能な回動部を備え、前記制御手段が、前記回動部の回動角度に応じて前記移動ベースの移動速度を調整し、
   前記接続アームが、前記回動部より前記溶着機側に設けた俯仰部であって、前記溶着機を、前記移動ベースに対し、前記Ｘ軸と直交するＹ軸を中心に俯仰可能な俯仰部を備え、
   前記接続アームが、前記溶着機を、前記移動ベースに対し、前記移動ベースの移動方向と水平方向に直交する方向に摺動可能な摺動部を備え、
   前記回動部が、前記摺動部から上方に突起するシャフトユニットを備え、前記シャフトユニットが、基端ブロックと、先端ブロックと、を有し、前記先端ブロックが、前記基端ブロックに対し前記Ｘ軸を中心に回動可能であり、
   前記回動部が、前記先端ブロックと連結し、前記溶着機と同期して前記Ｘ軸周方向に回動可能なバランスアームを備えることを特徴とする、
   接合ユニット。
4. 前記俯仰部が、さらに一端が前記溶着機を前記Ｙ軸方向に軸支し、他端が前記回動部に前記Ｙ軸方向に軸支されるリンクバーを備え、
   前記シーソーアームが先端付近で前記溶着機を前記Ｙ軸方向に軸支し、前記シーソーアーム、前記溶着機、前記リンクバー、及び前記回動部によって、４点リンク構造を構成したことを特徴とする、
   請求項２に記載の接合ユニット。
5. トンネル工事のシート防水工において、吹付けコンクリート面に敷設する、トンネル軸方向に隣り合う２枚の防水シートの縁部同士を、トンネル周方向に沿って接合する、防水シート接合装置であって、
   アーチ形状を呈するガイドレールと、
   請求項１乃至４のいずれか一項に記載の接合ユニットと、を備えることを特徴とする、
   防水シート接合装置。