JPH08326495A - シールド掘進機のセグメント組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 把持したセグメントについて位置と姿勢を調
整することができるセグメント組立装置であって、機構
的に簡単かつコンパクトであるうえに制御手段が単純で
操作も容易なもの−を提供する。 【構成】 トンネルの周方向に旋回し半径方向および軸
長方向に移動可能な基準フレーム１１と、セグメントＡ
の把持機能を有する把持フレーム１３との接続部分に、
球面軸受１４、当該球面軸受１４の中心を通る直線
上に軸心を配置する円筒状軸受１５、当該円筒状軸受
１５を取り付けた補助フレーム１２、当該補助フレー
ム１２を介して把持フレーム１３の角度調整をなすべ
く、球面軸受１４の中心および円筒状軸受１５の軸心を
通る互いに直角な二平面およびそれらと平行でない一平
面の各平面のうちに配置した合計３組の伸縮駆動手段１
６・１７・１８−を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、シールド掘進機によっ
て形成されたトンネルの内側にセグメントの壁を組み立
てるために使用されるセグメント組立装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】シールド掘進機は、トンネルを掘削して
前進しながら、形成したそのトンネルの内面に支保とし
てセグメント壁を構築していく。一般にこの壁の構築
は、壁面の分割片であるセグメント（セグメントピー
ス）を、エレクターとも呼ばれるセグメント組立装置が
トンネル内の所定の位置（施工ずみのセグメント壁に隣
接する位置）にまで運んだうえ、締結用の別の装置や作
業員がボルト・ナット等でセグメント間を締結する、と
いった手順で行われる。

【０００３】セグメント組立装置は、上記のような作業
上の必要性からシールド掘進機の後部に付設され、その
機能として、セグメントを所定の位置へ運ぶことが求め
られる。したがって当該装置のうちには、セグメントの
把持機能を有するとともにトンネル内で任意の位置まで
移動し得る可動部の設けられることが不可欠で、当該可
動部は一般的に、トンネルの周方向（θ方向）に旋回し
て移動し、トンネルの半径方向（ｒ方向）および軸長方
向（ｚ方向）にも移動するよう構成される。

【０００４】しかしながら、セグメントの位置を任意に
定め得るだけでは、把持し運搬したセグメントの姿勢
（角度。たとえば上記のθ方向・ｒ方向・ｚ方向の各軸
線まわりの回転角度）が、すでに壁として構築した隣接
のセグメントと一致しない場合に、作業員等が手動でそ
の姿勢の調整を行わねばならなくなる。そのため、近年
のシールド掘進機には、把持したセグメントについて単
に位置ぎめができるだけでなく姿勢調整まで行えるセグ
メント組立装置が設けられることもある。

【０００５】セグメントの姿勢調整をなすには、上記し
た可動部を基準フレームと把持フレームとに分けて構成
し、セグメントの把持機能を有する把持フレームを、上
述の移動機能を有する基準フレームの先に角度変更が可
能なように取り付けるのが一般的である。しかも、あら
ゆる向きの姿勢調整をなす必要性から、その角度変更に
は三方向、たとえばピッチング方向（すなわちトンネル
の周方向（θ方向）に沿った軸線を中心に首振りをする
方向）・ローリング方向（トンネルの長手方向（ｚ方
向）に沿った軸線を中心に首振りをする方向）・ヨーイ
ング方向（トンネルの半径方向（ｒ方向）に沿った軸線
を中心に首振りをする方向）の各動きが含められる。特
開平３−１４４０９９号公報や実開平３−５０７００号
公報、あるいは実公平６−２６６４０号公報には、その
ような姿勢調整が可能なセグメント組立装置が記載され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】セグメント組立装置
が、把持したセグメントについてその位置だけでなく姿
勢まで調整するに関しては、姿勢調整のための機構がコ
ンパクトであり、制御が単純で操作も容易であることが
望まれる。地中の限定された空間内で作業を進めるシー
ルド掘進機（とくに小口径の掘進機）には大がかりな機
構は採用しがたいうえ、制御が複雑であれば制御機器等
に高コストを要するほか故障が多くなりがちで、また操
作が難しければ工事の能率が低下するからである。

【０００７】しかしながら、従来は、上記姿勢調整に関
する機構が大がかりであったり、その制御もしくは操作
が複雑であったりすることが多く、コンパクトかつシン
プルな姿勢調整手段を有するセグメント組立装置は実用
化されていなかった。たとえば、前掲の公報のうち特開
平３−１４４０９９号に記載の装置は、セグメントの姿
勢調整のためピッチング・ローリング・ヨーイングの各
方向にそれぞれ軸（角度変更の中心となる軸）を有する
ことから、機構的にコンパクトでない。実開平３−５０
７００号公報の装置は、姿勢調整のための特殊な動きを
セグメントに与えることを目的としたものであるため、
基準フレームと把持フレームとの接続部分の構成はさら
に複雑で大がかりである。

【０００８】また、実公平６−２６６４０号公報に記載
のセグメント組立装置は、セグメントの姿勢調整につい
て機構的には極めて簡単かつコンパクトであるが、動作
が単純ではなく、したがって制御もしくは操作が簡単で
はない。つまり、ピッチング方向に角度変更すればロー
リング方向の変位がともなうなど、ピッチング・ローリ
ング・ヨーイングの各方向の角度変更をそれぞれ独立し
て行うことができないため、動きの補正を行う必要があ
る。そのような補正のためには、複雑・高級な制御手段
を付設するか（同公報には、数多くの制御弁類を含む油
圧回路が紹介されている）、または運転する作業員に相
当の補正操作を求める必要があり、コストまたは能率等
の面で好ましくない。

【０００９】本発明の目的は、把持したセグメントにつ
いて位置と姿勢を調整することができるセグメント組立
装置であって、機構的に簡単かつコンパクトであるうえ
に制御手段が単純で操作も容易なもの−を提供するこ
とである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係るシ
ールド掘進機のセグメント組立装置は、トンネルの周方
向に旋回し半径方向および軸長方向に移動可能な基準フ
レームと、セグメントの把持機能を有する把持フレーム
との接続部分につぎの機器・部材、すなわち、 a) 球面軸受、 b) 当該球面軸受の中心を通る直線上に軸心を配置する
円筒状軸受（円盤状のものを含む。つまり、一軸まわり
の回転をなす通常の軸受のほか、円筒ブシュや座金形状
の各種軸受が含まれる）、 c) 当該円筒状軸受を取り付けた補助フレーム、 d) 当該補助フレームを介して把持フレームの角度（姿
勢）調整をなすべく、球面軸受の中心および円筒状軸受
の軸心を通る互いに直角な二平面およびそれらと平行で
ない一平面の各平面のうちに配置した（合計３組の）伸
縮駆動手段（流体圧シリンダやネジ式のジャッキなど）
−を設けたものである。

【００１１】このようなセグメント組立装置について
は、請求項２に記載したように、基準フレームと把持フ
レームとを上記a)の球面軸受を介して連結するととも
に、把持フレームの外側にb)の円筒状軸受を介してc)の
補助フレームを取り付け、基準フレームと補助フレーム
とを、上記d)にしたがい、ピッチング方向（すなわちト
ンネルの周方向（θ方向）に沿った軸線を中心に回転を
する方向）の相対角度調整をなす油圧シリンダおよびロ
ーリング方向（トンネルの長手方向（ｚ方向）に沿った
軸線を中心に回転をする方向）の相対角度調整をなす油
圧シリンダによって連結し、補助フレームと把持フレー
ムとを、やはり上記d)にしたがい、ヨーイング方向（ト
ンネルの半径方向（ｒ方向）に沿った軸線を中心に回転
をする方向）の相対角度調整をなす油圧シリンダによっ
て連結するとよい。

【００１２】こうした組立装置については、さらに請求
項３に記載したように、ピッチング方向の相対角度調整
をなす上記油圧シリンダと基準フレームとの連結点を、
ローリング方向の相対角度調整の中心（回転中心）とな
る軸線（球面軸受の中心を通るもの）上に設けるととも
に、ローリング方向の相対角度調整をなす上記油圧シリ
ンダと基準フレームとの連結点を、ピッチング方向の相
対角度調整の中心（回転中心）となる軸線（球面軸受の
中心を通るもの）上に設けるのが好ましい。

【００１３】また請求項４のように、ピッチング方向の
相対角度調整をなす上記油圧シリンダと基準フレームと
の連結点、およびローリング方向の相対角度調整をなす
上記油圧シリンダと基準フレームとの連結点に、それぞ
れ球面軸受を設けるとなお好ましい。

【００１４】

【作用】請求項１のセグメント組立装置は、把持フレー
ムによってセグメントを把持したうえ、基準フレームの
移動にともなってそのセグメントをトンネル内の任意の
位置にまで移動することができ、さらに、基準フレーム
に対して把持フレームが以下のように動くことによりセ
グメントの姿勢調整を行うことができる。すなわち把持
フレームは、まず前記a)の球面軸受の中心を回転中心と
し、d)のうち最初に記載した二平面（球面軸受の中心と
円筒状軸受の軸心とを通る互いに直角な二平面）内にそ
れぞれ配置した二組の伸縮駆動手段によって、互いに直
角な平面内で回転（首振り運動）をする。把持フレーム
はまた、前記b)の円筒状軸受の軸心を回転中心とし、d)
のうち後に記載した一つの平面（上記二平面と平行でな
い平面）内に配置した伸縮駆動手段により、円筒状軸受
の軸心と直角な平面内でも回転（首振り運動）をする。
円筒状軸受の軸心はd)のとおり上記二平面のうちに含ま
れるため、この回転は、上記二つの回転平面とは直角な
平面内のものである。このため把持フレームは、互いに
直角な三つの平面内、すなわち互いに直角な三つの軸心
のまわりに回転し、それによって任意にセグメントの角
度（姿勢）調整を行うことができる。

【００１５】把持フレームが三つの軸心まわりに回転す
るとはいえ、基準フレームと把持フレームとの接続部分
には実際には二つの軸しか存在しない。三次元までの相
対回転を許容する球面軸受に、回転のための二つの軸心
としての役割を果たさせているため、当該球面軸受を有
する軸と円筒状軸受を有する軸との二つがあれば足りる
からである。二つの軸を基準にして、把持フレームおよ
びそれが把持するセグメントを三つの軸心まわりに回転
させ姿勢調整ができることから、このセグメント組立装
置は構成がコンパクトで、たとえば小口径トンネルの掘
削に適した小型のシールド掘進機にも適切に配備され
る。

【００１６】球面軸受は最大で三次元の相対回転を許容
し、三つの軸心としても機能し得るため、円筒状軸受も
補助フレームも使用せず、基準フレーム・把持フレーム
間を直接に伸縮駆動手段でつないで把持フレームを回転
させることも理論上は可能である。しかしこの発明の装
置では、把持フレームの角度調整すなわち上記三つの軸
心まわりの回転を、前記c)・d)のとおり、円筒状軸受を
付けた補助フレームを介して行う。円筒状軸受と補助フ
レームとをこのように使用するのは、伸縮駆動手段を駆
動源とする三次元の回転運動を円滑に行うためである。
すなわち、このように補助フレーム等を介して把持フレ
ームの回転を行うのでなければ、いずれかの伸縮駆動手
段によって把持フレームをある軸心のまわりに回転させ
るとき、他の伸縮駆動手段をねじるように変位させ円滑
な動作を妨げたり角度調整の独立性（下記）を失ったり
するからである。たとえば図１に示す例において、仮
に、基準フレーム１１に対して直に把持フレーム１３を
ヨーイング方向（図１(ｃ)のＹ方向）に回転させる（把
持フレーム１３と補助フレーム１２とが一体であると考
えればよい）とすれば、ピッチング用の伸縮駆動手段
（油圧シリンダ）１６等が大きく傾くなど、円滑で正確
な動作の妨げられる理由が生じる。

【００１７】把持フレームの回転中心となる三つの軸心
が上述のように互いに直角であることから、各軸心まわ
りの回転を各伸縮駆動手段によってそれぞれ独立に行う
ことができる。つまり、ある伸縮駆動手段を駆動して把
持フレームおよびセグメントをある軸心のまわりに回転
変位させるとき、他の軸心まわりには回転変位がともな
わないため、他の伸縮駆動手段において補正としての動
作（伸縮）は全く不要であるかまたは最小限度にとどま
る。このように動作が単純であることから、動作の補正
機能等を有する高級な制御手段を用いなくとも、また運
転者に複雑な操作を要求しなくとも、ある方向にのみセ
グメントを回転させたいという運転者の意思をそのまま
把持フレームの動きとすることができ、セグメントの的
確な姿勢調整が可能である。

【００１８】請求項２に記載のセグメント組立装置は、
請求項１の構成にしたがって具体化を進めた装置であ
る。具体化した第一の点は、前記三組の伸縮駆動手段と
して油圧シリンダを使用したことである。油圧シリンダ
なら、基準フレーム・把持フレーム間に装備すべき本体
部分が小型であるため装置のコンパクト化に寄与するほ
か、小型でも大きな推力を発揮するためにセグメントの
姿勢調整を迅速・確実になすことができる。

【００１９】具体化した第二の点は、把持フレームの回
転中心となる上記三つの軸心を、トンネルの周方向（θ
方向）・長手方向（ｚ方向）・半径方向（ｒ方向）に沿
ってとることにより、各油圧シリンダによるそれら軸心
まわりの回転の方向を、シールド掘進機の進行方法を基
準とするいわゆるピッチング・ローリング・ヨーイング
の各方向にそれぞれ一致させたことである。トンネルの
内面に施工する際のセグメントの姿勢（角度）のずれ
は、シールド掘進機の進行方法すなわちトンネルの長手
方向（ｚ方向）や、それと直角な半径方向（ｒ方向）お
よび周方向（θ方向）に把握されるのが一般的であるた
め、この点によってセグメントの姿勢調整作業は実際上
かなり容易になる。

【００２０】請求項２の装置において具体化したもう一
つの点は、二つの軸受を用いた三つのフレームの連結態
様にある。前記した構成を有するこの装置では、基準フ
レームに対する把持フレームのピッチング方向およびロ
ーリング方向の相対角度調整は、基準フレーム・補助フ
レーム間に設けた二組の油圧シリンダにより補助フレー
ムを介して行い、それによって把持フレームは補助フレ
ームとともにピッチング方向およびローリング方向にそ
れぞれ回転変位する。補助フレームは基準フレームに対
してヨーイング方向に回転変位することはないが、これ
に対して把持フレームは、補助フレーム・把持フレーム
間を連結した油圧シリンダによってヨーイング方向に回
転し相対角度調整されることになる。このような三方向
の相対角度調整によって、把持フレームは基準フレーム
に対する角度を任意に変更し、セグメントの姿勢調整を
円滑に行う。

【００２１】請求項３のセグメント組立装置は、上記の
装置についてさらに具体的を進め、把持フレームおよび
セグメントについてのピッチング方向・ローリング方向
の各姿勢調整を、互いに完全に独立して行い得るように
したものである。すなわち、この組立装置では、たとえ
ばピッチング方向の相対角度調整用の油圧シリンダを伸
縮させてその方向に把持フレーム等を回転させるとき、
その回転中心となる軸線上にローリング方向の相対角度
調整のための油圧シリンダの連結点を設けていることか
ら、そのときのピッチング方向の回転変位がいかに大き
い場合であっても、ローリング方向の油圧シリンダに何
らの補助的な微小な伸縮を与えることなく、当該ローリ
ング方向の回転変位をゼロに保つことができる。基準フ
レームに対してピッチング方向に回転するとき、把持フ
レームは、球面軸受の中心を通る軸線のまわりに補助フ
レームとともに回転変位するが、そのような回転の際、
中心となる軸線上の点と補助フレーム上の一点とを結ぶ
線分の長さは幾何学的に全く変化しないからである。同
様に、ローリング方向の相対角度調整用油圧シリンダに
よってローリング方向にのみ把持フレーム等を回転させ
るとき、ピッチング方向の油圧シリンダに何らの微小な
伸縮を与えなくとも、ピッチング方向の回転変位はゼロ
に保たれる。

【００２２】請求項４の組立装置は、さらに、ピッチン
グ方向およびローリング方向への補助フレーム・把持フ
レームおよびセグメントの回転を円滑化したものであ
る。当該二方向への相対角度調整を行う各油圧シリンダ
と基準フレームとの連結点には現実には一定の寸法（連
結ピンの太さや長さ等）があるが、請求項４の組立装置
では当該各連結点に球面軸受を設けているため、一方の
油圧シリンダによって回転変位が生じても、他方の油圧
シリンダと基準フレームとの間の連結点はその球面軸受
の中心を回転中心にして円滑に変位をする。したがっ
て、こうした変位を許容するための隙間などをこの連結
点に設けておく必要はなく、いわゆるガタによる動作精
度の低下なども発生しない。

【００２３】

【実施例】図１〜図３に発明の第一実施例を紹介する。
図３はシールド掘進機１の全体図（図３(ａ)は正面図、
同(ｂ)は側断面図）、図２は当該シールド掘進機１が備
えるセグメント組立装置６の概要図（図２(ａ)は図３
(ｂ)におけるＷ部詳細図、図２(ｂ)は同じ部分の後方視
図）、また図１は、その組立装置６のうちセグメントＡ
を把持して移動する可動部１０等を示す詳細図（図１
(ａ)は図２(ａ)におけるＵ部詳細図、図１(ｂ)は図２
(ｂ)におけるＶ部詳細図、図１(ｃ)は同(ｂ)におけるｃ
−ｃ断面図、同(ｄ)は同(ｂ)におけるｄ−ｄ断面図）で
ある。

【００２４】図３に示すようにシールド掘進機１は、円
筒状の胴２の前面に回転式のカッター３を有し、胴２の
内部にはスクリューコンベヤ４やシールドジャッキ５・
セグメント組立装置６などを備えている。言うまでもな
くカッター３は土壁を削るものであり、コンベヤ４は土
砂を後方へ排出するものである。セグメント組立装置６
は、掘削したトンネルの内側にセグメントＡの壁を構築
するためのもの、またシールドジャッキ５は、構築され
たセグメント壁の端面を押すことにより掘進機１に推進
力をもたらすものである。

【００２５】セグメント組立装置６はシールド掘進機１
の後部に配置し、概ね図２のように構成している。すな
わちシールド掘進機１の本体に対し、まず周方向（θ方
向・正逆）に旋回し得るように旋回ドラム７を組み付け
るとともに半径方向（ｒ方向・正逆）に移動可能にＵ型
フレーム８を設け、さらにそのＵ型フレーム８に取り付
けられかつトンネルの長手方向に延びる摺動ビーム９に
沿って前後（ｚ方向・正逆）に移動し得るように可動部
１０を取り付けている。図２に示した油圧シリンダ９ａ
は、上記のとおり半径方向・前後方向に可動部１０を移
動する駆動機器である。可動部１０には、摺動ビーム９
上にスライド可能に配置してシリンダ９ａに連結した基
準フレーム１１のほか、後述のとおり補助フレーム１２
や把持フレーム１３などを組み込んでいる。把持フレー
ム１３は図１(ａ)・(ｂ)のように先端部に支持ブラケッ
ト１３ａとピン１３ｂを備えたもので、セグメントＡの
ブラケットＡａにこれらを係合させることによって図示
のとおりセグメントＡを一つずつ持つことができる。持
ったセグメントＡに対しては、把持フレーム１３の両側
にある振れ止めジャッキ１９が伸びて先端部が押し付け
られ、そのセグメントＡの振れや揺れを防止する。

【００２６】以上の構成により可動部１０は三次元の
（ｒ-θ-ｚ空間での）移動ができ、それによってトンネ
ル内の任意の位置にまで各セグメントＡを運ぶことがで
きる。しかし、このセグメント組立装置６ではさらに、
把持した各セグメントＡの姿勢（つまり他のセグメント
Ａとの角度のずれ）の調整をも自由に行えるよう、可動
部１０のうちに以下のような構成を採用している。

【００２７】すなわち、まず図１(ａ)のように、基準フ
レーム１１に支軸１４ａを固定するとともに、その支軸
１４ａの中ほどにおいて外側に、球面軸受１４を介して
把持フレーム１３の基部（図中の上方部分）を嵌め付け
ている。また、その把持フレーム１３のうち先端寄り
（図中下方）の部分には円形断面の軸部を設けておき、
その軸部の外側に円筒状軸受１５を介して補助フレーム
１２を嵌め付けている。球面軸受１４や把持フレーム１
３が支軸１４ａ上で軸長方向にガタつかぬようにし、円
筒状軸受１５や補助フレーム１２が把持フレーム１３の
軸部から抜けないように処置していること（図参照）等
は言うまでもない。なお、支軸１４ａの軸心の向きはｚ
方向、すなわちシールド掘進機１の前後方向に一致さ
せ、上記軸部の軸心（円筒状軸受１５の軸心）は、その
支軸１４ａと直角な方向としてある。

【００２８】さらに、可動部１０の前方（掘進機１の進
行方向前方）において、基準フレーム１１と補助フレー
ム１２との間をピッチングジャッキ１６によって連結し
ている。当該ジャッキ１６は油圧シリンダであるが、可
動部１０の前方、すなわちｚ方向に沿って球面軸受１４
の真ん前にあるため、これを伸縮させると、補助フレー
ム１２を介して把持フレーム１３をピッチング方向Ｐ
（θ方向の軸線を中心とする回転方向）に回転させるこ
とができる。なお、このピッチングジャッキ１６は、そ
の中心線が前記円筒状軸受１５の軸心とともに一平面内
におさまるように配置している。またピッチングジャッ
キ１６のブラケット１６ａは、基準フレーム１１に付け
たブラケット１１ａに対しピン１１ｂを介して連結して
おり、その連結点には図１(ｄ)のとおり球面軸受１６ｂ
を組み込み、同(ａ)のように当該球面の中心を支軸１４
ａの中心線の延長上に置いている。

【００２９】同様に、可動部１０の側方の部分において
も、図１(ｂ)のように基準フレーム１１・補助フレーム
１２間を、やはり油圧シリンダであるローリングジャッ
キ１７によって連結している。このジャッキ１７も中心
線が円筒状軸受１５の軸心とともに一平面内におさまる
ようにし、その位置はθ方向に沿って球面軸受１４の真
横となる部分としたので、ジャッキ１７を含むその平面
が、ピッチングジャッキ１６および円筒状軸受１５をお
さめた前記の一平面と直角をなすことになる。そのた
め、ジャッキ１７を伸縮させると、補助フレーム１２を
介して把持フレーム１３をローリング方向Ｒ（ｚ方向の
軸線を中心とする回転方向。ピッチング方向Ｐとは直角
な方向）に回転させることができる。

【００３０】ローリングジャッキ１７のブラケット１７
ａと基準フレーム１１上のブラケット１１ｃとの連結点
には図１(ｄ)のとおりピン１１ｄおよび球面軸受１７ｂ
を設けたが、その球面軸受１７ｂの中心は同(ｂ)のよう
に支軸１４ａの真横とした。すなわち、以上に示した三
つの球面軸受１７ｂ・１４・１６ｂの各中心は、この順
に線分でつなぐと直角な折れ線が形成される位置関係に
おいている。したがって、ピッチングジャッキ１６を伸
縮させて把持フレーム１３をピッチング方向Ｐに回転さ
せるときは、球面軸受１４および同１７ｂを通る軸線が
その回転の中心となり、ローリングジャッキ１７を伸縮
させて把持フレーム１３をローリング方向Ｒに回転させ
るときは、球面軸受１４および同１６ｂを通る軸線が回
転中心となる。ピッチング方向Ｐまたはローリング方向
Ｒに把持フレームが回転するときには、基準フレーム１
１に対してそれぞれローリングジャッキ１７またはピッ
チングジャッキ１６が傾くことになるが、上記のとおり
各ジャッキ１６・１７の一方の連結点がその回転中心を
通る軸線上にあり、しかも各連結点に球面軸受１６ｂ・
１７ｂがあるため、その回転は円滑で、ピッチングまた
はローリング以外の回転成分をともなうこともない。つ
まり、ピッチングジャッキ１６またはローリングジャッ
キ１７を伸縮させると、それぞれピッチング方向Ｐまた
はローリング方向Ｒに独立かつスムーズに把持フレーム
１３が回転する。

【００３１】円筒状軸受１５を介して相対回転自在に組
み合わせた補助フレーム１２と把持フレーム１３との間
は、図１(ｂ)・(ｃ)のようにヨーイングジャッキ１８に
よって連結している。油圧シリンダであるこのジャッキ
１８を伸縮させると、基準フレーム１１および補助フレ
ーム１２に対して把持フレーム１３を、円筒状軸受１５
のまわり、すなわちヨーイング方向Ｙ（ｒ方向の軸線を
中心とする回転方向）に回転させることができる。この
ようなヨーイング方向Ｙの回転は、ピッチング方向Ｐや
ローリング方向Ｒの回転とは独立に行えるほか、把持フ
レーム１３がこのように回転しても補助フレーム１２が
同様の変位をすることはないので、ピッチングジャッキ
１６やローリングジャッキ１７（とくにそれらと補助フ
レーム１２との連結点等）に不具合は発生しない。な
お、ジャッキ１８の力を把持フレーム１３等に最も効率
的に伝えるべく、ジャッキ１８の中心線は円筒状軸受１
５の軸心と直角な平面内におさめている。把持フレーム
１３をヨーイング方向Ｙに回転させる際、円筒状軸受１
５の摩擦に起因してピッチングジャッキ１６やローリン
グジャッキ１７に横向きの力がかかるのをより確実に防
止するためには、別に回り止めの部材（図示せず）を設
けておくのもよい。

【００３２】可動部１０を以上のように構成したことに
より、このセグメント組立装置６では、基準フレーム１
１に対して把持フレーム１３をピッチング方向Ｐ・ロー
リング方向Ｒ・ヨーイング方向Ｙに任意に回転させるこ
とができる。前述のように把持フレーム１３はピン１３
ｂや振れ止めジャッキ１９などを用いてセグメントＡを
把持するので、このような把持フレーム１３の回転によ
って、セグメントＡの円滑な姿勢調整を実現する。セグ
メントＡの位置ぎめに加えてこうした姿勢調整が可能で
あることから、この組立装置６によると、施工ずみのセ
グメントＡに新たなセグメントＡをつなぐ作業が容易に
なるなど、セグメント壁の構築が能率化する。トンネル
の後方から順にセグメント壁を構築していく場合、施工
ずみの部分に新たなセグメントＡをつなぐときの各セグ
メントＡの姿勢のずれは、作業者にとって、ピッチング
方向Ｐ・ローリング方向Ｒ・ヨーイング方向Ｙの回転角
度差として把握するのが自然である。したがって、この
組立装置６がセグメントＡを当該三方向に、しかもそれ
ぞれの方向に独立に回転させ得ることは、作業の能率を
改善するうえで極めて有効である。

【００３３】また、このセグメント組立装置６の可動部
１０は、把持フレーム１３を三方向に回転できるもので
ありながら実際の軸としては支軸１４ａと把持フレーム
１３の軸部との二つしか含まず、それら三方向の回転の
ための軸受としても球面軸受１４と円筒状軸受１５との
二つしか有しないため、構成が簡単でコンパクトであ
る。また、ジャッキ１６・１７・１８の駆動操作につい
ては、それぞれを単独で伸縮させるだけでピッチング・
ローリング・ヨーイングの各方向別に任意にセグメント
Ａを回転させ得ることから、各ジャッキごとにごく一般
的な油圧制御機器を接続した簡単な油圧系統が使用で
き、またその操作も極めて単純である。

【００３４】つづく図４(ａ)・(ｂ)には本発明の第二実
施例を示す。この例もシールド掘進機のセグメント組立
装置に関するもので、基準フレーム１１や補助フレーム
１２・把持フレーム１３のほか、それらを接続する球面
軸受１４や円筒状軸受１５、さらにはピッチングジャッ
キ１６・ローリングジャッキ１７・ヨーイングジャッキ
１８等からなる構成について前記の実施例と共通であ
る。

【００３５】ただしこの図４の例では、把持フレーム１
３の先端部に、ゴム製のパッド２１ａと吸引管２１ｂと
を付属する吸着式把持手段２１を取り付けている。その
パッド２１ａを図示のようにセグメントＡの内側の面に
当てたうえ、吸引管２１ｂを介して真空ポンプ（図示せ
ず）で空気を吸い出せば、把持フレーム１３は把持手段
２１内の負圧の作用でセグメントＡを把持することがで
きる。この場合、把持手段２１が相当の広さをもってセ
グメントＡに接触するため、前記のような振れ止め手段
は不要である。

【００３６】このように、セグメントＡを把持する手段
がどんな形式のものであっても、基準フレーム１１や把
持フレーム１３等を含む可動部１０を前述のとおり構成
している限り、セグメントＡの適切な姿勢調整が可能で
ある。

【００３７】以上、二つの実施例を示したが、本発明が
これら以外にも実施できることは言うまでもない。たと
えば、以上の例とはちがって、基準フレームと補助フレ
ームとを球面軸受を介して連結し、さらにその補助フレ
ームに円筒状軸受を介して把持フレームを取り付ける
−といった構成をとることも可能である。なお、その
場合にも、基準フレームと補助フレームとをピッチング
ジャッキおよびローリングジャッキで連結し、補助フレ
ームと把持フレームとをヨーイングジャッキで連結する
のが好ましい。

【００３８】

【発明の効果】本発明のセグメント組立装置は、把持し
たセグメントをトンネル内の任意の位置へ移動できるだ
けでなく、そのセグメントについて任意の方向に姿勢
（つまり角度の）調整を行うことができるため、セグメ
ント壁の構築作業を容易にし、その能率を向上させる。
この点に関連して、本発明の装置はつぎのような特有の
効果をももたらす。

【００３９】1) 三つの軸心まわりにセグメントを回転
できるが、実際には基準フレーム・把持フレーム間に二
つの軸しか含まないため、機構的に簡単でコンパクトに
構成される。そのため、たとえば小口径のトンネル掘削
を行う小型のシールド掘進機にも適切に配備される。

【００４０】2) 互いに直角な三つの軸心まわりの回転
を各伸縮駆動手段によってそれぞれ独立に行うことがで
きるため、当該伸縮駆動手段に対して動作補正等の高級
な制御をしなくとも、また運転者に複雑な操作を要求し
なくとも、セグメントの的確な姿勢調整が可能である。

【００４１】請求項２に記載のセグメント組立装置は、
さらにつぎの効果も有している。すなわち、 3) 前記の伸縮駆動手段として油圧シリンダを使用する
ため、装置が一層コンパクトで、またセグメントの姿勢
調整も迅速・確実に行える。

【００４２】4) 把持フレームやセグメントの回転中心
となる三つの軸心をトンネルの周方向・長手方向・半径
方向に沿ってとるため、施工の際のセグメントの姿勢の
ずれが把握されやすく、セグメント壁の構築作業を一層
能率化する。

【００４３】請求項３の組立装置は、さらに、 5) ピッチング方向・ローリング方向の各回転中心とな
る軸線上にそれぞれ油圧シリンダの連結点を配置してい
るため、当該各方向の回転変位がいかに大きい場合であ
っても他の方向の回転変位を自ずとゼロに保つことがで
き、セグメントの姿勢調整をより容易にする。

【００４４】請求項４の装置はさらに、 6) 把持フレーム等の回転にともなって回転変位が付随
する油圧シリンダの連結点に球面軸受を配置することか
ら、隙間によるガタなどが生じない円滑な状態でセグメ
ントの姿勢調整を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１(ａ)〜(ｄ)は、本発明の第一実施例である
セグメント組立装置６のうち要部を示す詳細図である。
すなわち、図１(ａ)は当該組立装置６の可動部１０等を
示す側面図（一部は断面示。図２(ａ)におけるＵ部詳細
図）、図１(ｂ)はその可動部１０等の後方視図（図２
(ｂ)におけるＶ部詳細図）、図１(ｃ)は同(ｂ)における
ｃ−ｃ断面図、また同(ｄ)は同(ｂ)におけるｄ−ｄ断面
図である。

【図２】上記の可動部１０を含むセグメント組立装置６
を示す概要図であり、図２(ａ)は側面図（一部は断面
示。図３(ｂ)におけるＷ部詳細図）、図２(ｂ)はその後
方視図である。

【図３】上記のセグメント組立装置６を備えたシールド
掘進機１の全体図であり、図３(ａ)は正面図、同(ｂ)は
側断面図である。

【図４】図４(ａ)は、本発明の第二実施例としてセグメ
ント組立装置の要部を示す側面図であり、同(ｂ)は当該
要部の後方視図である。

【符号の説明】

１ シールド掘進機 ６ セグメント組立装置 １０ 可動部 １１ 基準フレーム １２ 補助フレーム １３ 把持フレーム １４ 球面軸受 １５ 円筒状軸受 １６ ピッチングジャッキ（伸縮駆動手段） １７ ローリングジャッキ（伸縮駆動手段） １８ ヨーイングジャッキ（伸縮駆動手段） Ａ セグメント

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【手続補正書】

【提出日】平成７年８月９日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２５】セグメント組立装置６はシールド掘進機１
の後部に配置し、概ね図２のように構成している。すな
わちシールド掘進機１の本体に対し、まず周方向（θ方
向・正逆）に旋回し得るように旋回ドラム７を組み付け
るとともに半径方向（ｒ方向・正逆）に移動可能にＵ型
フレーム８を設け、さらにそのＵ型フレーム８に取り付
けられかつトンネルの長手方向に延びる摺動ビーム９に
沿って前後（ｚ方向・正逆）に移動し得るように可動部
１０を取り付けている。図２に示した油圧シリンダ９ａ
は、上記のとおり前後方向に可動部１０を移動する駆動
機器である。可動部１０には、摺動ビーム９上にスライ
ド可能に配置してシリンダ９ａに連結した基準フレーム
１１のほか、後述のとおり補助フレーム１２や把持フレ
ーム１３などを組み込んでいる。把持フレーム１３は図
１（ａ）・（ｂ）のように先端部に支持ブラケット１３
ａとピン１３ｂを備えたもので、セグメントＡのブラケ
ットＡａにこれらを係合させることによって図示のとお
りセグメントＡを一つずつ持つことができる。持ったセ
グメントＡに対しては、把持フレーム１３の両側にある
振れ止めジャッキ１９が伸びて先端部が押し付けられ、
そのセグメントＡの振れや揺れを防止する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 改発 清秀 兵庫県神戸市中央区東川崎町１丁目１番３ 号 川崎重工業株式会社神戸本社内 (72)発明者 藤田 謙二郎 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内 (72)発明者 小保根 哲 東京都千代田区神田司町２丁目３番地 株 式会社大林組東京本社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機にて形成されたトンネル
   の内側にセグメントの壁を組み立てるセグメント組立装
   置であって、 トンネルの周方向に旋回し半径方向および軸長方向に移
   動可能な基準フレームと、セグメントの把持機能を有す
   る把持フレームとの接続部分に、 球面軸受と、 当該球面軸受の中心を通る直線上に軸心を配置する円筒
   状軸受と、 当該円筒状軸受を取り付けた補助フレームと、 当該補助フレームを介して把持フレームの角度調整をな
   すべく、球面軸受の中心および円筒状軸受の軸心を通る
   互いに直角な二平面およびそれらと平行でない一平面の
   各平面のうちに配置した伸縮駆動手段とを設けたことを
   特徴とするシールド掘進機のセグメント組立装置。
2. 【請求項２】 基準フレームと把持フレームとを球面軸
   受を介して連結するとともに、把持フレームの外側に円
   筒状軸受を介して補助フレームを取り付け、基準フレー
   ムと補助フレームとを、ピッチング方向の相対角度調整
   をなす油圧シリンダおよびローリング方向の相対角度調
   整をなす油圧シリンダによって連結し、 補助フレームと把持フレームとを、ヨーイング方向の相
   対角度調整をなす油圧シリンダによって連結したことを
   特徴とする請求項１に記載のシールド掘進機のセグメン
   ト組立装置。
3. 【請求項３】 ピッチング方向の相対角度調整をなす上
   記油圧シリンダと基準フレームとの連結点を、ローリン
   グ方向の相対角度調整の中心となる軸線上に設け、 ローリング方向の相対角度調整をなす上記油圧シリンダ
   と基準フレームとの連結点を、ピッチング方向の相対角
   度調整の中心となる軸線上に設けたことを特徴とする請
   求項２に記載のシールド掘進機のセグメント組立装置。
4. 【請求項４】 ピッチング方向の相対角度調整をなす上
   記油圧シリンダと基準フレームとの連結点、およびロー
   リング方向の相対角度調整をなす上記油圧シリンダと基
   準フレームとの連結点に、それぞれ球面軸受を設けたこ
   とを特徴とする請求項３に記載のシールド掘進機のセグ
   メント組立装置。