JPH11336492A

JPH11336492A - セグメント反転積込装置

Info

Publication number: JPH11336492A
Application number: JP10147830A
Authority: JP
Inventors: Katsuo Watanabe; 勝男渡邊; Hiroaki Tomimatsu; 宏明富松; Soichi Kawabata; 荘一川端; Shozo Sakurai; 省三桜井; Susumu Muranaka; 進村中; Eiichi Hatayama; 栄一畑山
Original assignee: IHI Corp; Okumura Corp
Current assignee: IHI Corp; Okumura Corp
Priority date: 1998-05-28
Filing date: 1998-05-28
Publication date: 1999-12-07

Abstract

(57)【要約】【課題】装置のシンプル化、コンパクト化を図り、メ
ンテナンスも容易化する。【解決手段】本発明は、トンネル内の下部に供給され
るセグメント２を把持し、上昇させ、この後上方に反転
してトンネル内上部の運搬装置に積み込むためのセグメ
ント反転積込装置１５であって、上記セグメント２を反
転すべく、水平軸Ｃ回りに回転可能な回転フレーム２３
を設け、この回転フレームに回転力を与えるためのジャ
ッキ３８を設けると共に、これら回転フレーム２３及び
ジャッキ３８をラック・ピニオン機構４５で連結したも
のである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、シールド掘進機に
適用されるセグメント反転積込装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にシールド工法においてはシールド
掘進機によって掘削された孔の内面にセグメントを組み
付け、トンネルを構築するようになっている。この際、
セグメント組立ロボットに後方からセグメントを順次供
給する必要があり、これをコンベヤ等の運搬装置を用い
て行っている。

【０００３】一方、トンネル径が比較的小径の場合、ロ
ボットの下部にセグメントを供給できるほどのスペース
がなく、下部供給が行えない。そこで発明者らは、特願
平6-228095号において上部供給を行う装置構成を提案し
た。

【０００４】これにおいては、ロボットの後方上部に運
搬装置を設けると共に、運搬装置の後方にセグメント反
転積込装置なるものを設け、この反転積込装置によって
下部供給されたセグメントを把持し、上昇させ、この後
上方に 180°反転し、後方から押し出して運搬装置に積
み込むようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、この反転積
込装置では、水平軸回りに回転可能な回転フレームを設
け、これをジャッキの力で回転させ、セグメントを反転
するようにしている。

【０００６】しかし、ジャッキと回転フレームとはチェ
ーン・スプロケット機構を介して連結されており、これ
が問題となる。即ち、これを用いる限りチェーンの緊張
装置が必要で、装置が複雑化する。また先願ではレイア
ウトの都合からジャッキを回転フレームから比較的離れ
た場所に縦置きし、２本のチェーンをアイドラスプロケ
ットを介してＬ字状に直列し、ジャッキと回転フレーム
とを連結している。このため、アイドラスプロケットの
ための軸受装置が必要となり、コスト的にもスペース的
にも不利となる。さらに、チェーンへの給油回数、量が
多大でメンテナンスも繁雑である。そして元々、チェー
ン・スプロケット機構を用いると装置が大掛かりなもの
となり易い。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、トンネル内の
下部に供給されるセグメントを把持し、上昇させ、この
後上方に反転してトンネル内上部の運搬装置に積み込む
ためのセグメント反転積込装置であって、上記セグメン
トを反転すべく、水平軸回りに回転可能な回転フレーム
を設け、この回転フレームに回転力を与えるためのジャ
ッキを設けると共に、これら回転フレーム及びジャッキ
をラック・ピニオン機構で連結したものである。

【０００８】これによれば、従来のチェーン・スプロケ
ット機構に代わりラック・ピニオン機構を用いるので、
上記問題点が全て解消される。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳述する。

【００１０】図２はかかるセグメント反転積込装置が適
用されるシールド掘進機全体を示す。図示するように、
掘進機本体１が図の左方に向かって前進するようになっ
ており、掘進機本体１によって掘削された孔の内面にセ
グメント２が組み付けられ、トンネル３が構築されるよ
うになっている。ここではシールドフレーム４が中折れ
式となっており、その後部フレーム５内に、セグメント
２の組み付けを行うための組立ロボット６が配設されて
いる。ただし後部フレーム５内の中心部には室内と排土
管７を仕切る管部８が形成されているため、組立ロボッ
ト６はその管部８の周りを周回し、セグメント２を順次
組み付けていくことになる。なお９はカッタ、１０は推
進ジャッキ、１１は中折れジャッキである。トンネル３
は直径５ｍ程度の小径である。

【００１１】組立ロボット６の後方且つトンネル３内の
上部に、組立ロボット６にセグメント２を供給するため
の運搬装置１２が設けられる。運搬装置１２は前方のフ
ィーダ１３と後方のコンベヤ１４とから構成される。フ
ィーダ１３は組立ロボット６からセグメント２の要求が
あったときにセグメント１個分の前送りを行い、最前の
セグメント２を組立ロボット６に受け渡す。これによっ
て空いたフィーダ１３の後方のスペースにコンベヤ１４
がセグメント２を送り、セグメント２を順次補充する。

【００１２】コンベヤ１４の後方には本発明に係るセグ
メント反転積込装置１５が設けられる。このセグメント
反転積込装置１５は、トンネル３内の下部に設けられた
別の運搬装置、即ち搬送台車１６によって供給されるセ
グメント２を把持し、上昇させ、この後上方に 180°反
転し、後方から押し出してコンベヤ１４に積み込むもの
である。搬送台車１６は自走式で、複数の台車１７を連
結して構成される。そして各台車１７にセグメント２を
所定枚数積載し、図外後方の積載位置からセグメント反
転積込装置１５のある積込位置まで走行移動する。なお
図示例は台車１７への積載枚数が１枚であるが、通常は
複数枚が段積みされる。セグメント反転積込装置１５に
は、反転後のセグメント２を後方から押し出すための押
出しジャッキ２２が備えられる。

【００１３】ここで図３にも示すように、トンネル３内
の底部には枕木１８が設けられ、枕木１８上には２対の
レール１９，２０が設けられる。枕木１８は幅方向両側
のトンネル３内壁を突っ張るようにして設けられ、トン
ネル長手方向に沿って等間隔で配される。レール１９，
２０はこれら枕木１８上に載置固定され、トンネル長手
方向に沿って延出される。内側の一対のレール２０が搬
送台車１６を走行させるためのものであり、外側の一対
のレール１９は、セグメント反転積込装置１５の支持フ
レーム２１と、運搬装置１２の支持フレーム（図示せ
ず）とを走行させるためのものである。これら支持フレ
ームは前述の後部フレーム５に図示しない牽引ロッドを
介して連結されており、掘進機本体１の前進に追従して
前進するようになっている。この前進に伴って枕木１８
及びレール１９，２０が順次追加される。

【００１４】図３に示すように、セグメント反転積込装
置１５の支持フレーム２１は正面から見て門形に形成さ
れる。そしてその頂部には幅方向に延出する回転フレー
ム２３が設けられる。この回転フレーム２３の回転によ
りセグメント２は下方から上方へと反転される。以下、
この回転フレーム２３の駆動部の構成について詳しく述
べる。

【００１５】図１に示すように、支持フレーム２１の両
側の上面には支持板２４が一体に固定され、これら支持
板２４上に軸受ボス部材２５が起立状態で固定される。
軸受部材２５の内部には軸受２６が配設される。回転フ
レーム２３は軸受部材２５間に配置されると共に、幅方
向両端にて突出する回転軸２７を一体的に有し、これら
回転軸２７がそれぞれ軸受２６に嵌合挿入されることに
より両持ち支持され、水平軸Ｃ回りを回転できるように
なっている。

【００１６】また、回転フレーム２３の幅方向中心位置
にはセグメント２と係合するための係合部材２８が配設
される。係合部材２８は左右一対のワイヤ２９で吊下げ
支持され、昇降可能である。即ち、ワイヤ２９は回転フ
レーム２３内の縦孔３０を通過した後、回転フレーム２
３に設けられた図示しない巻取装置に巻取られ、巻取り
・繰出し可能となっている。よってこの巻取り・繰出し
操作に連動して係合部材２８は上昇・下降することにな
る。

【００１７】係合部材２８は、ワイヤ２９が接続される
上部ブラケット３０と、上部ブラケット３０に回転自在
に組み合わされる下部ブラケット３１とからなる。即
ち、上部ブラケット３０と下部ブラケット３１とは、軸
受３２を介して互いに離脱不能に且つ同軸に組み合わさ
れており、下部ブラケット３１が上部ブラケット３０に
対し、これらの軸（縦軸）回りを回転できるようになっ
ている。下部ブラケット３１の下端部には係合溝３３が
設けられ、この係合溝３３にセグメント２の把持金具３
４を係合させてセグメント２を吊下げ支持できる。なお
係合溝３３は一側（図１では紙面厚さ方向奥側）のみが
開放されており、把持金具３４を横方向から滑らせて挿
入させることができる。挿入後は、図示しないロック機
構によりセグメント２を短辺方向（図１では紙面厚さ方
向）両側から把持できる。

【００１８】回転フレーム２３の幅方向中心位置には、
上昇後の係合部材２８をテーパ嵌合させて位置決めする
ための嵌合部材３５が設けられている。そして嵌合部材
３５の内方頂部にコイルバネ３６が配設される。係合部
材２８が嵌合部材３５に嵌合して上昇を終えると、係合
部材２８の幅方向両側において、回転フレーム２３側に
設けられた摺動板３７が面当たりされる。よってセグメ
ント２は係合部材２８から上向きの力を、摺動板３７か
ら下向きの力を適度に受け、あたかも回転フレーム２３
に密着されたような状態となる。なお摺動板３７は反転
後のセグメント２を載置させ、そのセグメント２を押出
しジャッキ２２で押し出すときに滑らせる。

【００１９】次に、回転フレーム２３を回転させるため
の構成を説明する。図４に示すように、支持板２４上に
は、トンネル長手方向に沿ってジャッキ３８が設けられ
ている。ジャッキ３８は回転フレーム２３（図に現れ
ず）の前方に配置され、その本体４３がブラケット３９
を介して支持板２４上に固定され、ピストンロッド４０
を後方に向けている。ピストンロッド４０にはこれと同
方向に沿うラック４２がピン４１を介して取り付けられ
る。ラック４２にはピニオンギヤ４４が歯合され、ピニ
オンギヤ４４は回転フレーム２３の回転軸２７に嵌合固
定される。これにより回転フレーム２３とジャッキ３８
とはラック４２とピニオンギヤ４４とで構成されるラッ
ク・ピニオン機構４５で連結され、ジャッキ３８の伸縮
により回転フレーム２３が回転されるようになる。

【００２０】ここで、ラック４２はスライダ機構４６に
より支持板２４上にスライド自在に支持される。即ち、
スライダ機構４６は、ラック４２の底部に固定されたス
ライドレール４７と、スライドレール４７を下方から支
えるべく支持板２４上に固定された二つの支持ブラケッ
ト４８とからなる。図１に示すように、スライドレール
４７は略ダルマ状の断面形状を有し、支持ブラケット４
８にも同様の断面形状の溝４９が形成され、スライドレ
ール４７が溝４９に離脱できぬよう係合されている。こ
うしてスライドレール４７が溝４９内を摺動すると、ラ
ック４２が正確に前後移動されることとなる。

【００２１】図１に示すように、ラック・ピニオン機構
４５、スライダ機構４６及びジャッキ３８は、支持フレ
ーム２１の両側、特に軸受部材２５の両外側に配置さ
れ、回転フレーム２３を幅方向両側から駆動できるよう
になっている。こうすることで駆動部にかかる負担が軽
減され、各部品を小さくできる。

【００２２】次に、本実施形態の作用を述べる。

【００２３】まず、セグメント２の形状を説明してお
く。図２、図３に示すように、セグメント２は、トンネ
ル断面形状に合わせて湾曲された長方形状とされ、その
長辺方向がトンネル周方向に沿って湾曲され、短辺方向
がトンネル長手方向に配置されるようになっている。そ
して図１に示すように、把持金具３４はセグメント２の
内周側の中央に突出して設けられる。これは把持金具３
４がセグメント組付けの際に組立ロボット６に掴まれる
部分となるからである。なお把持金具３４はセグメント
２に螺合して取り付けられ、組付後に外せるようになっ
ている。

【００２４】さて、搬送台車１６上では図２の如くセグ
メント２がその長手方向をトンネル長手方向に向けて載
置される。そして把持金具３４を上に向け、いわゆる下
方に凸の状態で載置される。この状態でセグメント２が
回転フレーム２３の下方に供給されると、ワイヤ２９が
繰り出され、係合部材２８が下降される。この後作業員
の手によって係合部材２８が把持金具３４に係合され、
図示しないロック機構が操作されて係合部材２８がセグ
メント２を把持するようになる。この後、ワイヤ２９が
巻取られ、係合部材２８及びセグメント２が上昇され
る。この上昇過程でセグメント２が作業員の手によって
水平方向に90°回転される。この回転は下部ブラケット
３１の上部ブラケット３０に対する回転によって達成さ
れる。なお正確に90°回転させるため、係合部材２８に
は図示しないストッパが設けられる。これによってセグ
メント２は幅方向に長い姿勢となる。係合部材２８が嵌
合部材３５に嵌合した時点で上昇が停止され、これによ
ってセグメント２は回転フレーム２３に密着状態とな
る。

【００２５】次に、二つのジャッキ３８が同時に伸長さ
れる。このときのストロークは回転フレーム２３を180
°回転させるようなストロークである。すると、ラック
・ピニオン機構４５を通じ、回転フレーム２３に回転力
が伝達され、回転フレーム２３は図２に示す如くセグメ
ント２と一体に回転され、セグメント２は後方から反
転、上昇されるようになる。

【００２６】こうなると、セグメント２の下端位置とコ
ンベヤ１４の載置面との高さ位置が合致する。この反転
終了と同時に前述のロック機構が自重で外れ、セグメン
ト２は係合部材２８から離脱可能となる。このときセグ
メント２は摺動板３７上に載っており、把持金具３４は
係合部材２８の係合溝３３に入っているものの、何等拘
束力は受けていない。係合溝３３の開放部は前方に向い
ており、またこうなるように係合時の向き或いは上昇中
の回転方向が合わせられる。

【００２７】この後は、押出しジャッキ２２が伸長され
てセグメント２が前方に押し出される。こうなればセグ
メント２が摺動板３７上を滑り、コンベヤ１４上に乗り
移る。これによってセグメント２のコンベヤ１４への積
込みが完了する。

【００２８】ここで図３に示すように、セグメント２の
反転後は、セグメント２がトンネル上壁部に沿った姿勢
となる。これによって上方のスペースを無駄なく生か
せ、セグメント２の上部供給を可能にできる。

【００２９】さて、ここでは従来のチェーン・スプロケ
ット機構に代わりラック・ピニオン機構４５を用いてい
る。これによって回転フレーム２３を駆動する駆動部全
体が非常にシンプル且つコンパクトとなり、レイアウ
ト、コスト上も大変有利となる。当然、チェーンに比べ
給油等のメンテナンスも大幅に削減できる。またチェー
ン・スプロケット機構に比べアソビが少ないので、駆動
時や停止時に力の伝達が良好となり、停止時の位置決め
も正確に行える。

【００３０】しかも、仮にセグメント２の反転中、ラッ
ク４２又はピニオンギヤ４４に歯こぼれが生じたとして
も、次の歯が噛んでくれるので、セグメント２の落下を
停止させることができる。もっとも、現実的には非常に
考えづらいことだが、次々に歯こぼれしていった場合は
セグメント２が落下する。しかし、この場合も落下が段
階的に行われるので、一気に落下する心配はない。

【００３１】以上本発明の実施の形態について示した
が、本発明はこれに限らず種々の実施の形態を採用し得
る。例えばラック・ピニオン機構は回転フレームの片側
のみ設けることができるし、ジャッキ、ラックの配置方
向も任意に設定できる。

【００３２】

【発明の効果】本発明は次の如き優れた効果を発揮す
る。

【００３３】（１）回転フレームを駆動する駆動部全
体が非常にシンプル、コンパクトとなり、レイアウト、
コスト上大変有利となる。

【００３４】（２）給油等のメンテナンスを大幅に削
減できる。

【００３５】（３）異常時にセグメントの落下を防止
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】セグメント反転積込装置の要部を示し、前方か
ら見たときの正面図である。

【図２】シールド掘進機全体を示す側面図である。

【図３】セグメント反転積込装置の全体を示し、前方か
ら見たときの正面図である。

【図４】回転フレームの駆動部を示す側面図である。

【符号の説明】

２セグメント３トンネル１２運搬装置１５セグメント反転積込装置２３回転フレーム３８ジャッキ４５ラック・ピニオン機構Ｃ水平軸

フロントページの続き (72)発明者富松宏明愛知県知多市北浜町11番１号石川島播磨重工業株式会社愛知工場内 (72)発明者川端荘一大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内 (72)発明者桜井省三大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内 (72)発明者村中進大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内 (72)発明者畑山栄一大阪府大阪市阿倍野区松崎町２丁目２番２号株式会社奥村組内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】トンネル内の下部に供給されるセグメン
トを把持し、上昇させ、この後上方に反転してトンネル
内上部の運搬装置に積み込むためのセグメント反転積込
装置であって、上記セグメントを反転すべく、水平軸回
りに回転可能な回転フレームを設け、該回転フレームに
回転力を与えるためのジャッキを設けると共に、これら
回転フレーム及びジャッキをラック・ピニオン機構で連
結したことを特徴とするセグメント反転積込装置。