JPH11324592A - セグメント組立装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既設のセグメントの相対的な位置関係を検出
するセンサを不要とし、且つスライドフレーム側に対す
る揺動フレームの相対的な姿勢を修正するための制御ア
ルゴリズムを簡易化して、コストの大幅な削減化を図
る。 【解決手段】 揺動フレーム６とスライドフレーム４と
の間を連結ジャッキで連結することに替えて、スライド
フレーム４に回転フレーム２の径方向に伸縮可能な複数
本の押付ジャッキ３４の基端を固定設置し、各押付ジャ
ッキ３４の先端が揺動フレーム６に圧接して揺動フレー
ム６の相対的な姿勢を球面軸受５（支点）を中心として
調整し得るようにし、必要に応じ各押付ジャッキ３４を
収縮させて揺動フレーム６を一時的にフリー状態とし、
セグメント組立装置の基本動作により新設のセグメント
１を既設のセグメント１に倣わせて姿勢修正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、セグメント組立装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】トンネル等のような長い地下孔を造る場
合には、従来からシールド工法が用いられており、該シ
ールド工法においては、シールド掘進機により掘削した
孔に、円周方向の形状が円弧状で平面形状が矩形状のセ
グメントを複数取り付けることによりセグメントを環状
に組立て、これをシールド掘進機の進行と共にシールド
掘進機の進行方向へ向って順次行い、地下孔を完成させ
るようにしている。

【０００３】図５〜図８に示す如く、セグメント１を組
立てるためのセグメント組立装置としては、円周方向へ
回転し得るようにした回転フレーム２に、該回転フレー
ム２の径方向へ移動可能に吊ビーム３を取り付け、該吊
ビーム３に、回転フレーム２の軸心線方向へ移動可能に
スライドフレーム４を取り付け、該スライドフレーム４
の所定位置に設けた支点を成す球面軸受５に対し、該球
面軸受５を中心として任意方向へ揺動可能に揺動フレー
ム６を取り付け、該揺動フレーム６に、セグメント１を
把持するセグメント把持手段７を配設してなる構成を有
している。

【０００４】前記回転フレーム２は、シールド掘進機８
の円筒フレーム９後端部内に該円筒フレーム９と平行に
配置した複数の支持ローラ１０により支持されており、
図示していない駆動装置の駆動により円筒フレーム９の
円周方向へ回転し得るようになっている。

【０００５】前記吊ビーム３は、回転フレーム２の後方
へ突出する左右のブラケット１１の先端に昇降（進退
動）可能に取り付けられたガイドロッド１２の下端に掛
け渡すように取り付けられており、また、前記ブラケッ
ト１１には、トラニオン式の流体圧シリンダ１３が縦向
きに取り付けられ、該流体圧シリンダ１３のピストンロ
ッド１３ａの先端は吊ビーム３に接続されており、前記
流体圧シリンダ１３の伸縮作動により、吊ビーム３はガ
イドロッド１２に案内されつつ昇降（回転フレーム２の
径方向へ移動）し得るようになっている。

【０００６】前記スライドフレーム４は、吊ビーム３の
下面側に回転フレーム２の軸心線方向へ延びるよう配設
された左右一対のガイドロッド１４に対し摺動ガイドブ
ロック１５を介して移動自在に配設されており、前記ガ
イドロッド１４と平行に配置された図示しない流体圧シ
リンダの伸縮作動により、回転フレーム２の軸心線方向
へ移動し得るようになっている。

【０００７】前記揺動フレーム６は、スライドフレーム
４の左右の摺動ガイドブロック１５相互の中間部同士を
連結している連結ブロック１６の中央位置に、球面軸受
５及びピン１７を介して取り付けられており、前記各摺
動ガイドブロック１５の下面前後位置と揺動フレーム６
の下面四隅との間をピン１８及び球面軸受１９を介して
四本の連結ジャッキ２０により連結され、該各連結ジャ
ッキ２０の伸縮作動により前記球面軸受５を中心として
任意方向へ揺動することにより自在に姿勢修正されるよ
うにしてある。

【０００８】前記セグメント把持手段７は、揺動フレー
ム６の上端部に基端を枢着した前後一対の昇降ジャッキ
２１と、該昇降ジャッキ２１の先端に枢着されてガイド
ロッド２２に案内されつつ回転フレーム２の径方向へ昇
降（進退動）し得るようにした昇降ブロック２３とを備
えて構成されており、該昇降ブロック２３には、セグメ
ント１の内周面中央部に形成した把持孔２４(図７参照)
に挿入して係合し得るようにした把持軸２５が回動可能
に装備されている。

【０００９】即ち、前記セグメント１の把持孔２４は、
その入口部分が回転フレーム２の軸心線方向に細長い長
孔状に開口しているが、その内部は回転フレーム２の円
周方向に広く拡張されており、把持孔２４の入口部分の
開口形状と略等しい平面形状となっている把持軸２５の
下端部を把持孔２４に挿入した後に約９０゜回動するこ
とにより、把持軸２５の下端部を把持孔２４に係合して
セグメント１を吊り下げ得るようにしてある。

【００１０】ここで、前記把持軸２５の回動操作は、図
８に示すように、把持軸２５に外嵌装着されたピニオン
２６を、該ピニオン２６に噛合するラック２７の往復作
動により回動して行うようにしてあり、該ラック２７
は、昇降ブロック２３に付設されたシリンダカバー２８
内に収容されて両端部のピストン部２９を介し流体圧で
往復作動し得るようにしてある。

【００１１】また、前記揺動フレーム６の下面側には、
セグメント把持手段７の把持軸２５の左右両側に二本の
固定ジャッキ３０が貫通固定されており、セグメント１
をセグメント把持手段７の把持軸２５に吊り下げた状態
で、前記各固定ジャッキ３０の先端部を突っ張ってセグ
メント１の内周面凹部に押し付けることにより、該セグ
メント１をぐらつかせたりすることなく保持し得るよう
になっている。

【００１２】更に、前記揺動フレーム６の左右両側部に
は、新設のセグメント１と既設のセグメント１との円周
方向端面同士を締結するためのボルト締結機又はコッタ
ー打込装置などのセグメント締結手段３１が取り付けら
れており、また、説明の便宜上から図示を省略したが、
新設のセグメント１と既設のセグメント１との軸心線方
向端面同士を締結するためのセグメント締結手段も前記
揺動フレーム６の適宜位置に取り付けられている。

【００１３】尚、図中３２はシールド掘進機８のシール
ドジャッキであり、該シールドジャッキ３２を伸長さ
せ、そのロッド先端に取り付けられたブロック３３をセ
グメント１の切羽側端面に押し付けることにより、トン
ネル掘削時におけるシールド掘進機８の反力を受けるよ
うになっている。

【００１４】前述した如きセグメント組立装置を用い
て、シールド掘進機８により掘削した孔内でセグメント
１を組立てる際には、図示しないセグメント供給装置に
搭載されたセグメント１を揺動フレーム６のセグメント
把持手段７により吊り下げた後、固定ジャッキ３０を突
っ張ってセグメント１の内周面に押し付けると、該セグ
メント１はぐらついたりすることなく保持された状態と
なる。

【００１５】続いて、回転フレーム２を必要に応じてセ
グメント１を取り付けるべき円周方向位置まで回転させ
ると共に、スライドフレーム４をガイドロッド１４に沿
って所要量だけ前方へ移動させた後、吊ビーム３を回転
フレーム２の径方向外周側へ移動させ、スライドフレー
ム４をガイドロッド１４に沿って所要量だけ後方へ戻す
ように移動させて既設のセグメント１に隣接するように
新設のセグメント１を配置する。

【００１６】ここで、前述のようにセグメント把持手段
７に把持されたセグメント１を、一旦前方へ移動させた
後、回転フレーム２の径方向外周側へ移動させ、再び後
方へ戻すように移動させているのは、セグメント１を単
に径方向外周側へ移動させて配置しようとした場合に、
セグメント１の周方向両端部が既設のセグメント１の端
部と干渉してしまうためである。

【００１７】また、このとき、セグメント把持手段７に
把持されたセグメント１に関し、既設のセグメント１に
対するヨーイング、ローリング、ピッチングの姿勢修正
を行う必要がある。

【００１８】ここで言うセグメント１のヨーイング、ロ
ーリング、ピッチングとは、球面軸受５を基準としたセ
グメント１の三方向の揺動のことを指し、ヨーイングと
は、回転フレーム２の径方向に延びる軸を中心とした図
７中に矢印イで示す揺動のことであり、ローリングと
は、回転フレーム２の軸心線方向に延びる軸を中心とし
た図７中に矢印ロで示す揺動のことであり、ピッチング
とは、前述したヨーイングの揺動軸とローリングの揺動
軸の両方に対し直交する軸（回転フレーム２の接線方向
に延びる軸）を中心とした図７中に矢印ハで示す揺動の
ことである。

【００１９】これらセグメント１のヨーイング、ローリ
ング、ピッチングは、スライドフレーム４側に対する球
面軸受５を支点とした揺動フレーム６側の自在な揺動で
許容されるようになっており、このうちのセグメント１
のローリング及びピッチングに関しては、スライドフレ
ーム４と揺動フレーム６との間を連結する連結ジャッキ
２０の伸縮量を個別に調整して修正し、また、セグメン
ト１のヨーイングに関しては、セグメント１のローリン
グ及びピッチングを適宜に修正した上でスライドフレー
ム４の移動により既設のセグメント１の端面に沿わせる
ように押し付けて修正するようにしている。

【００２０】このように、セグメント把持手段７により
把持された新設のセグメント１を既設のセグメント１に
対しヨーイング、ローリング、ピッチングの姿勢修正を
行って所定の取り付け位置に配置したら、セグメント締
結手段３１によりセグメント１を既設のセグメント１に
対して締結すれば良く、セグメント組立装置で同様の作
業を繰り返すことによりセグメント１が環状に組立てら
れていくことになる。

【００２１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、斯かる
従来のセグメント組立装置においては、既設のセグメン
ト１に対し、セグメント把持手段７により把持された新
設のセグメント１のローリング及びピッチングの姿勢修
正を行う場合に、スライドフレーム４側に対する揺動フ
レーム６の相対的な姿勢を連結ジャッキ２０の伸縮量を
個別に調整することにより修正して行うようにしていた
ため、各連結ジャッキ２０のストローク制御を高精度に
行うことが要求され、揺動フレーム６側の適宜位置に既
設のセグメント１の相対的な位置関係を正確に検出する
ためのセンサや、該センサの検出値に基づいて三次元的
な座標系を用いた複雑な制御アルゴリズムにより各連結
ジャッキ２０のストローク制御を高精度に行う制御装置
などが必要となり、コストの大幅な高騰を招くという問
題があった。

【００２２】本発明は上述の実情に鑑みて成したもの
で、既設のセグメントの相対的な位置関係を検出するセ
ンサを不要とし、且つスライドフレーム側に対する揺動
フレームの相対的な姿勢を修正するための制御アルゴリ
ズムを簡易化して、コストの大幅な削減化を図ることを
目的としている。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、シールド掘進
機の円筒フレーム内に円周方向へ回転し得るよう配設さ
れた回転フレームに、該回転フレームの径方向へ移動可
能に吊ビームを取り付け、該吊ビームに、回転フレーム
の軸心線方向へ移動可能にスライドフレームを取り付
け、該スライドフレームの所定位置に設けた支点に対
し、該支点を中心として任意方向へ揺動可能に揺動フレ
ームを取り付け、該揺動フレームに、セグメント側に形
成した把持孔に把持軸を係合してセグメントを把持する
セグメント把持手段を配設したセグメント組立装置であ
って、揺動フレームとスライドフレームとの間に、回転
フレームの径方向に伸縮可能な複数本の押付ジャッキ
を、揺動フレーム及びスライドフレームの何れか一方に
基端を固定設置し且つ先端を他方に圧接してスライドフ
レーム側に対する揺動フレームの相対的な姿勢を調整し
得るよう配設したことを特徴とするものである。

【００２４】従って本発明では、揺動フレームのセグメ
ント把持手段によりセグメント側に形成した把持孔に把
持軸を係合してセグメントを把持し、続いて、回転フレ
ームを必要に応じてセグメントを取り付けるべき円周方
向位置まで回転させると共に、スライドフレームを所要
量だけ前方へ移動させた後、吊ビームを回転フレームの
径方向外周側へ移動させ、前記スライドフレームを所要
量だけ後方へ戻すように移動させて既設のセグメントに
隣接するように新設のセグメントを配置する。

【００２５】ここで、既設のセグメントに隣接するよう
に新設のセグメントを配置するにあたり、例えば作業員
が新設のセグメントを取り付けるべき位置を目視しなが
ら遠隔操作により各押付ジャッキの伸縮量を個別に調整
して揺動フレーム及びスライドフレームの何れか一方か
ら他方へ向けて押し付けを行い、これによって、既設の
セグメントに対する新設のセグメントのローリング及び
ピッチングの姿勢修正を球面軸受を基準として行い、ヨ
ーイングの姿勢修正については、従来と同様にスライド
フレームの移動により既設のセグメントの端面に沿わせ
るように押し付けて、スライドフレーム側に対する支点
を中心とした揺動フレーム側の自在な揺動で修正する。

【００２６】ただし、既設のセグメントの相対的な位置
関係を検出するセンサを用いない場合、既設のセグメン
トに対する新設のセグメントのローリング及びピッチン
グの姿勢修正が不完全であるために新設のセグメントを
既設のセグメントに隣接するよう配置できないケースが
想定されるが、このような場合には、各押付ジャッキを
収縮させて揺動フレーム及びスライドフレームの何れか
一方から他方へ向けた押し付け状態を一旦解除し、これ
により揺動フレームを一時的にフリー状態とし、スライ
ドフレームの移動や回転フレームの回転、更には吊ビー
ムの移動といったセグメント組立装置の基本動作を適宜
に組み合わせて回転フレームの軸心線方向や円周方向に
隣接する既設のセグメントの端面に沿わせるように押し
付け、新設のセグメントを既設のセグメントに倣わせて
姿勢修正すれば良い。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照しつつ説明する。

【００２８】図１〜図４は本発明を実施する形態の一例
を示すもので、図５〜図８と同一の符号を付した部分は
同一物を表わしており、その基本的な構成は図５〜図８
に示す従来例と略同様であるが、本形態例のセグメント
組立装置においては、揺動フレーム６とスライドフレー
ム４との間を連結ジャッキ２０（図７参照）で連結する
ことに替えて、スライドフレーム４の各摺動ガイドブロ
ック１５の下面前後位置に、回転フレーム２の径方向に
伸縮可能な四本の押付ジャッキ３４の基端を固定設置
し、該各押付ジャッキ３４の先端が揺動フレーム６の下
面四隅に圧接してスライドフレーム４側に対する揺動フ
レーム６の相対的な姿勢を球面軸受５を中心として調整
し得るようにしてある。

【００２９】ここで、各押付ジャッキ３４の先端部分
は、球面形状として形成してあり、該各押付ジャッキ３
４の先端部分が圧接されることになる揺動フレーム６の
下面四隅には、座３５が配設されている。

【００３０】而して、シールド掘進機８により掘削した
地下孔内でセグメント１を環状に組立てるに際しては、
図示しないセグメント１供給装置に搭載されたセグメン
ト１を揺動フレーム６のセグメント把持手段７によりセ
グメント１側に形成した把持孔２４に把持軸２５を係合
してセグメント１を把持し、固定ジャッキ３０を突っ張
ってセグメント１の内周面に押し付けると、該セグメン
ト１はぐらついたりすることなく保持された状態とな
る。

【００３１】続いて、回転フレーム２を必要に応じてセ
グメント１を取り付けるべき円周方向位置まで回転させ
ると共に、スライドフレーム４をガイドロッド１４に沿
って所要量だけ前方へ移動させた後、吊ビーム３を回転
フレーム２の径方向外周側へ移動させ、スライドフレー
ム４をガイドロッド１４に沿って所要量だけ後方へ戻す
ように移動させて既設のセグメント１に隣接するように
新設のセグメント１を配置する。

【００３２】ここで、既設のセグメント１に隣接するよ
うに新設のセグメント１を配置するにあたり、例えば作
業員が新設のセグメント１を取り付けるべき位置を目視
しながら遠隔操作により各押付ジャッキ３４の伸縮量を
個別に調整してスライドフレーム４側から揺動フレーム
６側へ向けて押し付けを行い、これによって、既設のセ
グメント１に対する新設のセグメント１のローリング及
びピッチングの姿勢修正を球面軸受５を基準として行
い、ヨーイングの姿勢修正については、従来と同様にス
ライドフレーム４の移動により既設のセグメント１の端
面に沿わせるように押し付けて、スライドフレーム４側
に対する球面軸受５を中心とした揺動フレーム６側の自
在な揺動で修正する。

【００３３】ただし、既設のセグメント１の相対的な位
置関係を検出するセンサを用いない場合、既設のセグメ
ント１に対する新設のセグメント１のローリング及びピ
ッチングの姿勢修正が不完全であるために新設のセグメ
ント１を既設のセグメント１に隣接するよう配置できな
いケースが想定されるが、このような場合には、図４に
示す如く、各押付ジャッキ３４を収縮させてスライドフ
レーム４側から揺動フレーム６側へ向けた押し付け状態
を一旦解除し、これにより揺動フレーム６を一時的にフ
リー状態とし、スライドフレーム４の移動や回転フレー
ム２の回転、更には吊ビーム３の移動といったセグメン
ト組立装置の基本動作を適宜に組み合わせて回転フレー
ム２の軸心線方向や円周方向に隣接する既設のセグメン
ト１の端面に沿わせるように押し付け、新設のセグメン
ト１を既設のセグメント１に倣わせて姿勢修正すれば良
い。

【００３４】従って上記形態例によれば、既設のセグメ
ント１の相対的な位置関係を検出するセンサを不要とす
ることができ、しかも、スライドフレーム４側に対する
揺動フレーム６の相対的な姿勢を修正するために複雑な
制御アルゴリズムが要求されず、該制御アルゴリズムを
各押付ジャッキ３４の遠隔操作を助勢し得る程度の簡易
化したものとすることもできるので、コストの大幅な削
減化を図ることができる。

【００３５】尚、本発明のセグメント組立装置は、上述
の形態例にのみ限定されるものではなく、図示する例で
は、スライドフレーム側に押付ジャッキの基端を固定設
置した例を示したが、これとは逆に、揺動フレーム側に
押付ジャッキの基端を固定設置するようにしても良いこ
と、また、支点は必ずしも球面軸受で形成しなくて良い
こと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て種々変更を加え得ることは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】上記した本発明のセグメント組立装置に
よれば、既設のセグメントの相対的な位置関係を検出す
るセンサを不要とすることができ、しかも、スライドフ
レーム側に対する揺動フレームの相対的な姿勢を修正す
るために複雑な制御アルゴリズムが要求されず、該制御
アルゴリズムを各押付ジャッキの遠隔操作を助勢し得る
程度の簡易化したものとすることもできるので、コスト
の大幅な削減化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例を示す正面図であ
る。

【図２】図１の側面図である。

【図３】図１の要部拡大図である。

【図４】図３の各押付ジャッキを収縮した状態を示す図
である。

【図５】従来のセグメント組立装置の一例を示す正面図
である。

【図６】図５の側面図である。

【図７】図５の要部拡大図である。

【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ方向の矢視図であ
る。

【符号の説明】

１ セグメント ２ 回転フレーム ３ 吊ビーム ４ スライドフレーム ５ 球面軸受（支点） ６ 揺動フレーム ７ セグメント把持手段 ８ シールド掘進機 ９ 円筒フレーム ２４ 把持孔 ２５ 把持軸 ３４ 押付ジャッキ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シールド掘進機の円筒フレーム内に円周
   方向へ回転し得るよう配設された回転フレームに、該回
   転フレームの径方向へ移動可能に吊ビームを取り付け、
   該吊ビームに、回転フレームの軸心線方向へ移動可能に
   スライドフレームを取り付け、該スライドフレームの所
   定位置に設けた支点に対し、該支点を中心として任意方
   向へ揺動可能に揺動フレームを取り付け、該揺動フレー
   ムに、セグメント側に形成した把持孔に把持軸を係合し
   てセグメントを把持するセグメント把持手段を配設した
   セグメント組立装置であって、 揺動フレームとスライドフレームとの間に、回転フレー
   ムの径方向に伸縮可能な複数本の押付ジャッキを、揺動
   フレーム及びスライドフレームの何れか一方に基端を固
   定設置し且つ先端を他方に圧接してスライドフレーム側
   に対する揺動フレームの相対的な姿勢を調整し得るよう
   配設したことを特徴とするセグメント組立装置。