JPH08199995A - セグメント半自動組立方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 機械の得意とする『単純・繰り返し作業』
と、人間の持つ『微妙な調整技術』の長所を組み合わせ
て、単純、かつ、経済的な汎用性の有るセグメント半自
動組立方法及び装置を提供する。 【構成】 シールド掘進機１により掘進しながらセグメ
ント２３を筒状に組み付けて行くに際し、セグメント２
３の供給から粗位置合わせまでの工程とセグメント２３
に取り付けた把持金具２２の回収とを自動化し、セグメ
ントのハンドリング及び微調位置合わせを手動又は遠隔
操作にて行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、セグメントの供給から
粗位置合わせまでの工程と、把持金具回収を自動化した
セグメント半自動組立方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、シールド掘進機によるセグメント
の組立ては、手動操作及び手作業により行われてきた。
そして、その出来ばえや作業時間は、作業者の経験によ
るものが大であると共に、非常に危険な作業であった。
この種の問題を解決するため、セグメント自動組立シス
テムなるものが開発され、実証試験工事も行われてい
る。ところが、装置自体が複雑になる一方、センサを多
用するため、種々な問題が発生し、実用化に至ったもの
はごくまれである。また、完全自動化は、非常に高価な
ものとなるため、一般の工事予算と見合わないのが実情
である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、係る問題を
解消するためになされたものであり、その目的は、 機械の得意とする『単純・繰り返し作業』と、人間
の持つ『微妙な調整技術』の長所を組み合わせて、単
純、かつ、経済的な汎用性の有るセグメント半自動組立
システム及び装置を提供すること、 危険な作業を減少させ、人間の作業の安全性を高め
ること、 手動操作においても、充分に機能を発揮する装置と
すること、 にある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】すなわち、本発明のセグ
メント半自動組立方法は、シールド掘進機により掘進し
ながらセグメントを筒状に組み付けて行くに際し、セグ
メントの供給から粗位置合わせまでの工程とセグメント
に取り付けた把持金具の回収とを自動化し、セグメント
のハンドリング及び微調位置合わせを手動又は遠隔操作
にて行うことを特徴とする。

【０００５】一方、本発明のセグメント半自動組立装置
は、シールド掘進機本体内のエレクター装置本体に、前
後左右に摺動自在なエレクターボックスを配設し、該エ
レクターボックスの下部に、シールド掘進機本体の後方
に向かって開口する把持金具挿入用スリットと、該スリ
ット内に挿入した把持金具をロックする爪部とを有する
把持金具固定装置を設け、前記エレクターボックス内
に、セグメントに取り付けられた把持金物のフックに係
合する先端金物を有する把持金物回収装置を設け、更
に、把持金物固定装置に臨むように把持金物解放ジャッ
キを配設したことを特徴とする。

【０００６】

【作用】上記のように、シールド掘進機により掘進しな
がらセグメントを筒状に組み付けて行くに際し、セグメ
ントの供給から粗位置合わせまでの工程とセグメントに
取り付けた把持金具の回収とを自動化し、セグメントの
ハンドリング及び微調位置合わせを手動又は遠隔操作に
て行うと、センサが少なく、センシング時間をほとんど
必要としないため、組立時間を高速化できる。また、装
置は、比較的簡単な構造でよく、また、高精度なものを
必要としない。

【０００７】

【実施例】以下、図面により本発明の実施例を説明す
る。図１及び図２は、本発明に係るセグメント半自動組
立方法を示す概要図であり、セグメントの供給から粗位
置合わせまでの工程と、把持金具回収を自動化し、省力
化を図っている。なお、※印の個所では、既設セグメン
トとの倣い調整を行っている。

【０００８】また、この方法を実施するセグメント半自
動組立装置は、図３及び図４に示す通りであり、エレク
ター装置７０と、セグメント供給装置８０とから構成さ
れている。 （イ）そこで、先ず、『エレクター装置』について説明
する。

【０００９】図３及び図４において、１はシールド掘進
機本体、２はエレクターリング３を支持するトラックロ
ーラー、３Ａはエレクターリング本体、３Ｂは旋回用大
歯車、４は旋回モーター、５は昇降フレーム固定部、６
はエレクターブーム８の昇降の際、これをガイドする昇
降ロッド及びガイド、７はエレクターブーム８を昇降さ
せる昇降ジャッキ、８は左右の昇降ロッド６をつなぐエ
レクターブーム、９はエレクターボックス外側１１を左
右に移動させるためのガイドと成る横行用直動ベアリン
グ及び取付金物、１０は横行ジャッキである。

【００１０】また、１１は横行用直動ベアリングを介し
てエレクターブーム８の直下に取り付けられ、全体が左
右に移動可能であるエレクターボックス外側、１２はエ
レクターボックス内側１３を前後に移動させる摺動ジャ
ッキ、１３は摺動用直動ベアリングを介してエレクター
ボックス外側１１の内部に取り付けられ、前後に移動可
能であるエレクターボックス内側、１４はエレクターボ
ックス外側１１とエレクターボックス内側１３を継ぎ、
前後方向の移動ガイドと成る摺動用直動用ベアリングで
ある。

【００１１】また、１５はエレクターボックス外側１１
の両側に取り付けられ、各２本のガイドロッドと、サポ
ートジャッキ１６及び車輪付フレームとからなるサポー
ト装置であり、これらは、セグメントの振止め、ローリ
ング調整を行うと共に、Ｋ型セグメント組立時に、既に
組立られた両側のＢ型セグメントを押上げ施工の補助を
行う。１７はエレクターボックス内側１３の両側に取り
付けられ、中空ボックス形状のフレームと振止めジャッ
キ１８から成る。これらは、セグメントの振止めを行う
ようになっている（特に、Ｋ型セグメント）。

【００１２】１９は把持金物固定装置であり、エレクタ
ーボックス内側１３の内部底部にあり、リンク機構を用
した装置で、２つのアクチュエーターを装備する（詳細
は後述する）。２０は把持金物回収装置であり、エレク
ターボックス内側１３の内部に装備され、２つのアクチ
ュエーターにより、上下移動と回転機能を持つ（詳細は
後述する）。

【００１３】２１は把持金物解放装置であり、エレクタ
ーボックス内側１３の内部底部に装備され、把持金物２
２をエレクターボックス内側１３より外に放出する（詳
細は後述する）。２４はシールドジャッキである。 （ロ）次に、『セグメント供給装置』について説明す
る。

【００１４】図３及び図４において、２５は後方作業台
であり、シールド掘進機本体１の支柱１Ａより後方に延
び、門型形状を成す。後方下部にセグメント供給装置８
０を吊り下げる形で装備する。２６は供給装置上部フレ
ームであり、後方作業台２５の直下左右両側にあり、上
部フレーム移動用レール２６Ａ、上部フレーム本体２６
Ｂ、上部用クロスローラ２６Ｃから構成されている。

【００１５】上部フレーム移動用レール２６Ａは、後方
作業台２５よりボルト付けされ、上部フレーム本体２６
Ｂの前後移動のレールとなり、コ字型チャンネル構成
で、左右のガイドの役目もする。上部フレーム本体２６
Ｂは、上部フレーム移動用レール２６Ａにぶら下がる形
で形成され、上部移動ジャッキ２８により前後移動可能
である。

【００１６】上部用クロスローラ２６Ｃは、上部フレー
ム移動用レール２６Ａ及び上部フレーム本体２６Ｂの移
動用車輪で、左右方向のガイド機能を持つ。２７は供給
装置下部フレームであり、供給装置上部フレーム２６の
下部に配置され、下部フレーム移動用レール２７Ａ、下
部フレーム本体２７Ｂ、下部用クロスローラ２７Ｃから
構成されている。

【００１７】下部フレーム移動用レール２７Ａは、下部
フレーム本体２７Ｂの上部両側に取り付けられ、下部フ
レーム本体２７Ｂの移動用レールとなる。下部フレーム
本体２７Ｂは、ワークとなるセグメント２３を搭載し、
下部移動ジャッキ２９により前後移動する。また、後端
にセグメント端面合せ装置３０、前端下部に把持金物回
収ボックス３２を装備する。

【００１８】下部用クロスローラ２７Ｃは、下部フレー
ム移動用レール２７Ａ及び下部フレーム本体２７Ｂの移
動用車輪で、左右方向のガイド機能を持つ。なお、上部
フレームの機構と異なり、車輪は、上部フレーム本体２
６Ｂに固定され、下部フレーム移動用レール２７Ａが下
部ジャッキ２９にて移動する形状である。２８は上部移
動ジャッキであり、後方作業台２５に取り付けられ、供
給装置上部フレーム２６の移動用アクチュエーターとし
て機能する。また、２９は下部移動ジャッキであり、供
給装置上部フレーム２６に取り付けられ、供給装置下部
フレーム２７の移動用アクチュエーターとして機能す
る。

【００１９】３０はセグメント端面合せ装置であり、供
給装置下部フレーム２７の後方端面に装備され、端面合
せ金物３０Ａとストッパー３０Ｂより構成され、ワーク
であるセグメント２３の円周方向の端面を整える。端面
合せ金物３０Ａは、供給装置下部フレーム２７の後方端
面に有り、セグメント２３を搭載後、端面合せジャッキ
３１により前方に押し出され、ワーク（セグメント２
３）の端面を整えるようになっている。 （ハ）上記『把持金物固定装置』について説明する。

【００２０】図５、図７及び図８に示すように、把持金
物固定装置１９は、把持金物固定ジャッキ１９Ａを伸縮
させることにより、ピンにて連結されたリンク金物１９
Ｂが１９Ｅにより固定された支持軸１９Ｇを支点にして
回動し、リンク金物１９Ｂに連結させた連結金物１９Ｃ
を介して爪部材１９Ｄがガイドキー１９Ｆの働きで移動
可能（開閉可能）になっている。そして、これらの一連
動作により、エレクターボックス内側１３に取り込まれ
た把持金物２２を固定・解放するようになっている。

【００２１】エレクターボックス内側１３の下部１３Ａ
は、把持金具２２が入り込むスリット１３Ｂの開口部１
３ＣがＶ字型になっており、把持金物２２が二点鎖線の
位置にずれていても把持金具２２が矢印ａ方向に前進す
ると、水平分力ｂが働いて固定装置が同方向に横移動
し、把持金物２２をスリット１３Ｂ内に取り込むように
なっている。

【００２２】また、図８に示すように、エレクターボッ
クス内側１３の下部１３Ａの先端は、テーパー１３Ｄを
有しており、上下方向の誤差にも対応できるようになっ
ている。 （ニ）上記『把持金物回収装置』について説明する。 図６、図９及び図１０に示すように、把持金物回収装置
２０は、上下機能と回転機能とを有しており、駆動部本
体２０Ｅは、エレクターボックス内側１３により支持さ
れ、ガイドロッド２０Ｂ及び金物回収用上下ジャッキ２
０Ａにより上下移動が可能になっている。

【００２３】また、回収用油圧モーター２０Ｃより与え
られた回転力は、歯車機構２０Ｄにより駆動部本体２０
Ｅに伝達され、その内部に組み込まれたユニバーサルジ
ョイント２０Ｆを経て先端金物２０Ｇを回転させること
が可能になっている。このユニバーサルジョイント２０
Ｆは、セグメント組立の際に発生する把持金物２２と駆
動部本体２０Ｅの軸芯のズレを吸収し、回収作業を円
滑、かつ、容易にさせる役目がある。 （ホ）上記『把持金物解放装置』について説明する。

【００２４】図１１のように、把持金物解放装置２１
は、把持金物解放ジャッキから成り、この把持金物解放
ジャッキ２１の（伸）動作にて、その頭部２１Ａにより
把持金物２２をエレクターボックス内側１３の外部に放
出するようになっている。 （ヘ）上記『把持金物』について説明する。

【００２５】図１２、図１３及び図１４に示すように、
把持金物２２は、下部に台形ネジを有する金物本体２２
Ａとブラケット２２Ｂから成り、ブラケット２２Ｂの上
面には、一対のＬ字型又はＪ字型のフック２２Ｃが立設
されている。 （ト）次に、『セグメント』について述べる。

【００２６】図１５（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すよう
に、セグメント２３は、Ａ型セグメント２３Ａ、Ｂ型セ
グメント２３Ｂ、Ｋ型セグメント２３Ｋの３種類があ
る。 （チ）また、『エレクター装置の粗位置決めシステム』
について説明する。 エレクター装置の粗位置決めシステムは、把持完了した
セグメントを選択した位置まで自動的に搬送するシステ
ムであり、図１６に示すようなシステムフローになって
いる。

【００２７】これらの制御は、シーケンサー５０と粗位
置決めパソコン５１との連携で行われるようになってい
る。図中、５２は回転検出装置であり、大歯車３Ｂより
図示しないピニオンギアを介してエレクターの回転状況
を検出するようになっている。また、エンコーダー５３
は、回転検出装置５２につながり、エレクターの旋回角
度、スピードを検出するようになっている。

【００２８】また、昇降ジャッキストローク計５４は、
昇降ジャッキ７のストロークを検出し、摺動ジャッキス
トローク計５５は、摺動ジャッキ１２のストロークを検
出するようになっている。また、シーケンサー５０は、
エレクター各装置の制御を行うと共に、粗位置決めパソ
コン５１と各センサーとの信号を中継し、制御手順の通
信を行うようにてっている。

【００２９】また、粗位置決めパソコン５１は、セグメ
ント位置の演算、各アクチュエーターの制御指令を行う
ようになっている。また、傾斜計５６は、シールド掘進
機本体１のローリング角を検出するようになっている。
また、図１７及び図１８は、半自動エレクター装置の動
作フローであり、この動作フローによって制御されるよ
うになっている。

【００３０】今、セグメントの『組立モード』を選択し
（ｎ１）、セグメントの『組立パターン』を選択した後
（ｎ２）、手動により供給装置８０をセグメント受取位
置（初期位置）に移動させる（ｎ３）。そして、ホイス
トを使って、図１９のように、セグメント２３を供給装
置８０に搭載する（ｎ４）。なお、把持金物２２は、予
め、セグメント２３の中央にあるグラウトホール内に取
り付けて置く。

【００３１】こうして、セグメントの自動組立て準備が
完了したら、自動ボタンを操作し（ｎ５）、退避確認ボ
タンを操作する（ｎ６）。すると、エレクターは、受取
指令により、セグメント受取位置（初期位置）に自動的
に移動し待機する。一方、供給装置は、端面合せジャッ
キ３１を伸ばしてセグメント２３の端面調整を行う（ｎ
７）。

【００３２】そして、供給指令により、図２０のよう
に、供給装置８０が矢印方向に前進すると（ｎ８）、把
持指令により、図２１のように、把持金具２２が把持金
物固定装置１９に把持される（ｎ９）。その後、サポー
トジャッキ１６、振止めジャッキ１８によりセグメント
２３の振れ止めが行われる（ｎ１０）。次に、セット指
令により、把持金物２２の回収準備が行われる（ｎ１
１）。即ち、図２２（ａ）のように、把持金物回収装置
２０の先端金物２０Ｇを下降させた後、図２２（ｂ）の
ように、反時計方向に回転させて先端金物２０Ｇを把持
金具２２のフック２２Ｃに係合させ、更に、若干、先端
金物２０Ｇを引き上げて先端金物２０Ｇとフック２２Ｃ
の係合を密にする。

【００３３】そして、供給装置退避指令によりセグメン
ト供給装置８０を後退させてから（ｎ１２）、組付位置
指令によりエレクター装置７０をセグメント組付け位置
に旋回移動させ（ｎ１３）、粗位置決めする（ｎ１
４）。なお、セグメント供給装置７０を前進させるに当
たってセグメント組立を行う位置のシールドジャッキ２
４を高速で縮める（引き）（ｎ１５）。

【００３４】そして、『微調整モード』を選択し（ｎ１
６）、遠隔操作によりセグメント位置を微調整して位置
決めした後（ｎ１７）、隣接するセグメント同士をボル
トで締結する（ｎ１８）。一方、手動によりセグメント
供給装置８０にセグメント（次ピース）を搭載した後
（ｎ１９）、搭載確認ボタンを操作し（ｎ２０）、次ピ
ースの自動組立準備を完了させて置く（ｎ２１）。

【００３５】そして、再度、自動ボタンう操作し（ｎ２
２）、退避確認ボタンを操作すると（ｎ２３）、把持金
物取外し指令により、把持金物固定ジャッキ１９Ａのロ
ックを解除した後、図２３のように、把持金物回収装置
２０を反時計方向に回転させると共に、金物回収用上下
ジャッキ２０Ａを縮めて把持金具２２をセグメント２３
から抜き（ｎ２４）、再度、固定ジャッキ１９Ａを再ロ
ックして把持金具２２を把持する。

【００３６】この把持金物取外し作業中は、横行ジャッ
キ１０及び摺動ジャッキ１２の油圧力を微小にさせ、横
行用直動ベアリング９及び摺動直動ベアリング１３が自
由に動くことが可能な状態にさせておく。これより、セ
グメント組立中に把持金物２２と把持金物固定装置のス
リット１３Ｂ及び爪部材１９Ｄとで発生した力を解放さ
せ、作業を容易にさせている。

【００３７】受取位置指令でエレクター装置７０が、図
２４のように、セグメント受け取り位置に移動する一方
（ｎ２５）、セグメント供給装置８０が把持金物回収位
置に前進する（ｎ２６）。そして、回収指令により、固
定ジャッキ１９Ａのロックを解除する。そして、上下ジ
ャッキ２０Ａを伸ばして把持金物２２を、若干、下降さ
せた後、図２５のように、固定ジャッキ１９Ａを再ロッ
クし、爪部材１９Ｄにて把持金物２２を固定する。更
に、図２６に示すように、把持金物回収装置２０を時計
方向に９０°回転させて把持金物回収装置２０と把持金
物２２との係合を外した後、上下ジャッキ２０Ａを縮め
る。

【００３８】そして、固定ジャッキ１９Ａのロックを解
放した後、図２７のように、把持金物解放ジャッキ２１
を伸ばすと、図２８のように、把持金物２２が把持金物
回収ボックス３２内に回収される（ｎ２７）。なお、退
避確認ボタンを操作すると、組立が終了したセグメント
ピースのシールドジャッキの押しが行われる（ｎ２
８）。

【００３９】このように、１リングの組立てが終了した
ら（ｎ２９）、『推進モード』を選択し、掘進を開始す
る（ｎ３０）。なお、図１７及び図１８の半自動エレク
ター装置動作フローにおいて、破線で囲んだ部分は、手
動及び遠隔操作部分を示し、実線が囲んだ部分は、自動
化した部分を示している。また、自動化部分について
は、手動に切り換えても使用可能である。

【００４０】

【発明の効果】上記のように、本発明は、シールド掘進
機により掘進しながらセグメントを筒状に組み付けて行
くに際し、セグメントの供給から粗位置合わせまでの工
程とセグメントに取り付けた把持金具の回収とを自動化
し、セグメントのハンドリング及び微調位置合わせを手
動又は遠隔操作にて行うので、次のような、メリットが
得られる。

【００４１】すなわち、 センサが少なく、センシング時間をほとんど必要と
しないため、組立時間を高速化できる。 装置は、比較的簡単な構造でよく、また、高精度な
ものを必要としない。 従来の手動式エレクター装置の延長線上にある装置
構造が採用できる。

【００４２】一方、本発明のセグメント半自動組立装置
は、シールド掘進機本体内のエレクター装置本体に、前
後左右に摺動自在なエレクターボックスを配設し、該エ
レクターボックスの下部に、シールド掘進機本体の後方
に向かって開口する把持金具挿入用スリットと、該スリ
ット内に挿入した把持金具をロックする爪部とを有する
把持金具固定装置を設け、前記エレクターボックス内
に、セグメントに取り付けられた把持金物のフックに係
合する先端金物を有する把持金物回収装置を設け、更
に、把持金物固定装置に臨むように把持金物解放ジャッ
キを配設したので、次のような、メリットが得られる。

【００４３】すなわち、 機械的な倣い方式による位置決めを行うため、セグ
メントを把持する時のセンシング時間はゼロで、しか
も、確実に位置決めできる。また、構造もセンサ方式に
比べて簡単である。 また、高所での把持金物の取り外し作業が無くな
り、作業者の負担がすくなくなる。

【００４４】 高所から把持金物が落下することが無
くなり、作業の安全性が向上する。また、本発明では、
セグメントを改造せず、標準セグメントに適用できるの
で、次のようなメリットがある。すなわち、 本発明の汎用性が大きい。 セグメントの改造などに、余分な費用を要しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセグメント半自動組立方法の前半
部を示す概要図である。

【図２】本発明に係るセグメント半自動組立方法の後半
部を示す概要図である。

【図３】本発明に係るセグメント半自動組立装置を備え
たシールド掘進機の縦断面図である。

【図４】本発明に係るセグメント半自動組立装置を備え
たシールド掘進機の横断面図である。

【図５】把持金物固定装置及び回収装置の正面図であ
る。

【図６】把持金物固定装置及び回収装置の側面図であ
る。

【図７】把持金物固定装置の水平断面図である。

【図８】把持金物固定装置の縦断面図である。

【図９】把持金物回収装置の一部断面を含む側面図であ
る。

【図１０】把持金物回収装置の正面図である。

【図１１】把持金物押出ジャッキの平面図である。

【図１２】把持金物の側面図である。

【図１３】把持金物の平面図である。

【図１４】フックの正面図である。

【図１５】（ａ）Ａ型セグメントの平面図である。 （ｂ）Ｂ型セグメントの平面図である。 （Ｃ）Ｋ型セグメントの平面図である。

【図１６】エレクター装置の粗位置決めシステムフロー
図である。

【図１７】半自動エレクター装置の動作フローの前半部
分の動作フロー図である。

【図１８】半自動エレクター装置の動作フローの後半部
分の動作フロー図である。

【図１９】セグメントをセグメント供給装置に搭載させ
た様子を示す説明図である。

【図２０】セグメント供給装置の前進を示す説明図であ
る。

【図２１】把持金物をロックした様子を示す説明図であ
る。

【図２２】（ａ）回収装置の先端金物を下降させた様子
を示す説明図である。 （ｂ）回収装置の先端金物を反時計方向に回転させる様
子を示す説明図である。

【図２３】セグメントから把持金物を抜いた様子を示す
説明図である。

【図２４】セグメント供給装置をエレクター装置の下方
に向けて前進させる様子を示す説明図である。

【図２５】把持金物を再ロックした様子を示す説明図で
ある。

【図２６】把持金物から外した先端金物を引き上げた様
子を示す説明図である。

【図２７】把持金物をロックを解除した様子を示す説明
図である。

【図２８】把持金物を放出する様子を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ シールド掘進機本体 １１，１３ エ
レクターボックス １３Ｂ 把持金具挿入用スリット １９ 把持金具
固定装置 ２０ 把持金物回収装置 ２０Ｇ 先端金
物 ２１ 把持金物解放ジャッキ ２２Ｃ 把持金
物のフック ２３ セグメント ７０ エレクタ
ー装置

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機により掘進しながらセグ
   メントを筒状に組み付けて行くに際し、セグメントの供
   給から粗位置合わせまでの工程とセグメントに取り付け
   た把持金具の回収とを自動化し、セグメントのハンドリ
   ング及び微調位置合わせを手動又は遠隔操作にて行うこ
   とを特徴とするセグメント半自動組立方法。
2. 【請求項２】 シールド掘進機本体内のエレクター装置
   本体に、前後左右に摺動自在なエレクターボックスを配
   設し、該エレクターボックスの下部に、シールド掘進機
   本体の後方に向かって開口する把持金具挿入用スリット
   と、該スリット内に挿入した把持金具をロックする爪部
   とを有する把持金具固定装置を設け、前記エレクターボ
   ックス内に、セグメントに取り付けられた把持金物のフ
   ックに係合する先端金物を有する把持金物回収装置を設
   け、更に、把持金物固定装置に臨むように把持金物解放
   ジャッキを配設したことを特徴とするセグメント半自動
   組立装置。