(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内の内壁に対して所定の作業を行う際に用いられる足場装置であって、上記内壁の周方向に沿って設けられたレール部材と、該レール部材に沿って走行移動する移動フレームと、該移動フレームにトンネル軸と平行な軸回りに回動自在に設けられた足場部材と、上記移動フレームに設けられ、上記レール部材に沿って上記移動フレームを走行移動する駆動手段と、該駆動手段と独立して上記移動フレームに設けられ上記レール部材との相対移動により駆動され、上記移動フレームの移動角だけ上記足場部材を反転回動させて姿勢を制御する反転手段とを備えたことを特徴とする作業用足場装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は作業用足場装置に係り、特にシールド掘進機内でのセグメント組立等、トンネル内の内壁に対して所定の作業を行う際に用いられる足場装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機を用いたトンネル施工の際に、シールド掘進機内でセグメントの組立てを行うことは周知であり、その際、セグメントをエレクタで位置決めした後、そのセグメントを手作業にてボルト締結している。これにあっては以下に示すような足場装置を用い、作業員が移動足場に乗って作業を行うことで、作業の効率化、簡略化を図っている。
【０００３】
図１０に示すように、従来の足場装置は、セグメントａの内周に沿って設けられたレールｂに対し、移動足場としてのバケットｃが移動できるようになっている。そして作業者は、このバケットｃを移動させてこれから組み付けようとするセグメントｄに接近し、エレクタｅにセグメントａを保持させた状態でセグメントａのボルト締結を行う。
【０００４】
この従来装置にあっては、バケットｃが移動用のモータを備えて自走式であるほか、別のサーボモータも備えて特にバケットｃを水平に姿勢制御するようになっている。即ち、これを行わないと、レールｂに沿ったバケットｃの移動によりバケットｃが傾斜してしまうため、そのバケットｃの傾斜を打ち消す方向にバケットｃを反転して、足場を水平姿勢に保つようにしている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この構成は、バケットをその移動量に応じてフィードバック傾動制御するものであるため、バケットの位置や角度を検知するセンサや、モータの回転角を算出する計算機等が必要となり複雑・高価となってしまう。また、外部ノイズや断線等の電気的トラブルが生じると、制御不能となり足場の水平を保てなくなってしまう。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トンネル内の内壁に対して所定の作業を行う際に用いられる足場装置であって、上記内壁の周方向に沿って設けられたレール部材と、該レール部材に沿って走行移動する移動フレームと、該移動フレームにトンネル軸と平行な軸回りに回動自在に設けられた足場部材と、上記移動フレームに設けられ、上記レール部材に沿って上記移動フレームを走行移動する駆動手段と、該駆動手段と独立して上記移動フレームに設けられ上記レール部材との相対移動により駆動され、上記移動フレームの移動角だけ上記足場部材を反転回動させて姿勢を制御する反転手段とを備えたものである。
【０００７】
この構成においては、反転手段がフレームとレールとの相対移動により駆動されるため、フレームの走行移動に伴って足場部材が自動的に反転回動するようになる。従って、従来のような姿勢制御用モータが不要となり、これに伴う問題点も解消できる。
【０００８】
【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。
【０００９】
図１は本発明に係る作業用足場装置の拡大正面図、図２は同縦断側面図、図３は同平面図である。ここで図１の紙面厚さ方向手前側（図２の右側、図３の下側）はトンネルの坑口側とし、図１の紙面厚さ方向奥側（図２の左側、図３の上側）はシールド掘進機の切羽側とする。ここでは便宜上、前者を手前側又は後方、後者を奥側又は前方という。
【００１０】
図示するように、足場装置１においては、シールド掘進機側に固定された一対（片側のみ図示）の固定ビーム２に環状フレーム３が支持されている。固定ビーム２は、セグメントＳ（図３）で区画される円形トンネルＴの中心軸ＣT （トンネル軸）に平行に延出される。環状フレーム３は、下部が部分的に削除された略環状に形成されると共に、固定ビーム２の固定レール４上に載置された一対（片側のみ図示）の脚部３ａを有し、その脚部３ａが油圧シリンダ５で駆動されることにより、固定レール４に沿って前後に移動できるようになっている。環状フレーム３には、同じく下部が部分的に削除された環状のレール部材６（レール）が全長に亘り固設されている。レール部材６には、その全長に亘りチェーン７が固設され、このチェーン７に沿って移動フレーム８（フレーム）とバケット９（足場部材）とが移動するようになっている。これら移動フレーム８には、詳しくは後述するが、それ自身を駆動するモータと、それ自身の移動に応じてバケット９を回動させる反転減速機とが取り付けられる。モータはケーブルまたは油圧ホースを介して外部からパワーが供給され、図中にはそのケーブル等を収容する可撓性のケーブルベア１０が示されている。またレール部材６には、これを手前側から覆い隠すカバー１１が固設される。
【００１１】
図４に示すように、バケット９は、パイプ材やアングル材等による枠組９ａに板材９ｂを張設して上方が開放された略箱状に形成される。特にその底板９ｃが作業員が乗るための足場である。そしてその前面部には、前述の反転減速機の出力側が接続される接続板１２が固設される。図１に示すように、バケット９の側部には扉１３が設けられ、この扉１３を開けて作業員は固定ビーム２上からバケット９に乗降することができる。なおバケット９は、ここでは２台が設けられて複数作業が可能となっている（なお図１は移動した１台を示し、もう１台は図示省略する）。
【００１２】
図５は移動フレーム８を示す正面図であり、ここで移動フレーム８は所定厚さの板材からなっている。移動フレーム８の前面部には、レール部材６の軌道Ｔ  6 に沿って適宜間隔で離間された上下一対且つ複数（３つ）の係合部材１４が固設される。そしてその前面部には、幅方向に離間されて、前記モータ及び反転減速機の取付部１５，１６がそれぞれ形成される。２台のバケット９が近接移動するとき移動フレーム８同士が衝突する可能性があるため、一方の移動フレーム８の近接側端部には、その衝突時のショックを軽減するためにバンパ部１７が設けられている。バンパ部１７は、移動フレーム８に一体的に固設されたバンパ片１８の端部に、ウレタンゴム等によるクッション板１９を貼設し、それらを貫通するように近接センサ２０を取り付けて主に構成されている。近接センサ２０は他方の移動フレーム８ａの接近を検知し、その検知信号を外部のコントローラ（図示せず）に送り、これによりコントローラは両移動フレーム８，８ａの移動速度を減速し、クッション板１９に他方の移動フレーム８ａが当接した時点で両移動フレーム８，８ａを停止させる。
【００１３】
図６には、特に図５で最も左側に位置された係合部材１４とレール部材６との係合状態が断面で示されている。図示するように、上下の係合部材１４は、それら対向側端面に五角形状の溝２１を有している。またこれに対応して、レール部材６にも上下に突出する山形状の突起部２２が形成され、突起部２２が溝２１に入り込むことで、係合部材１４とレール部材６とは互いに係合する。特に係合部材１４はレール部材６を上下から挟持し、これによってバケット９等の荷重がレール部材６で完全に支持されるようになる。係合部材１４の内部には軸受３２が収容され、この軸受３２がレール部材６の傾斜摺動面６ａに当接して、係合部材１４ないしは移動フレーム８がレール部材６に沿ってスムーズに摺動移動できるようになる。
【００１４】
レール部材６の前方側端面にはその全長に亘り適宜間隔で磁石２３が貼設され、それに対向するように移動フレーム８には近接スイッチ２４が設けられる。移動フレーム８の移動に伴い、近接スイッチ２４は磁石２３の通過毎にコントローラに信号を送り、これによりコントローラは移動フレーム８及びバケット９の位置を知ることができる。
【００１５】
レール部材６は環状フレーム３の前面部に固定され、レール部材６の後部には、レール部材６のなす円軌跡の径方向外側部分にチェーン２５が固設される。このチェーン２５は前述したようにレール部材６の全長に亘り設けられる。
【００１６】
図７は、移動フレーム８のモータ取付部１５周辺の構造を示す断面図である。図示するように、移動フレーム８の前面部には取付板２６が固設され、この取付板２６の前面部には駆動手段としてのモータ２６が固設される。モータ２６の回転軸２７は取付板２６を貫通して移動フレーム８の穴８ａ内に位置され、且つその穴８ａ位置にて回転軸２７には小歯車２８が取り付けられる。一方、取付板２６の前面部には軸受ボス２９が固設され、この軸受ボス２９は軸受３０を介して駆動軸３１を回転自在に支持する。駆動軸３１の前端には大歯車３３が取り付けられ、大歯車３３は先の小歯車２８と噛合される。駆動軸３１の後端には駆動用スプロケット３４が取り付けられ、駆動用スプロケット３４は先のチェーン２５と噛合される。このように、モータ２６は、小歯車２８及び大歯車３３からなる減速機構を介して駆動用スプロケット３４を駆動し、レール部材６に対し移動フレーム８及びバケット９を相対移動させ、且つそれらを自走させる。
【００１７】
ここで、駆動軸３１の最後端にはプーリ３５が取り付けられ、プーリ３５はベルト３６を介して図５に示す別のプーリ３７を駆動する。図５に示すように、このプーリ３７はエンコーダ３８の回転軸に取り付けられたものであり、エンコーダ３８は駆動軸３１の回転位相に応じた信号をコントローラに出力する。そしてコントローラは、その位相信号に基づいて移動フレーム８及びバケット９の現在位置を知り、移動量（移動距離）を算出する。
【００１８】
図８は、移動フレーム８の反転減速機取付部１６周辺の構造を示す断面図である。図示するように、移動フレーム８には、これに開口された穴８ｂを挿通して反転減速機３９（反転手段）が取り付けられている。この反転減速機３９は、入力軸４０に固定されたスプロケット４１が、移動フレーム８のレール部材６に対する相対移動により駆動され、これによって得られた入力たる回転を反対方向に減速し、その減速された回転をバケット９に伝達してバケット９を回動させるようになっている。
【００１９】
ここで、図９を用いて、かかる反転減速機３９の原理説明を行う。なおこの反転減速機３９は市販品で、小形にして大きな減速比を得られるという利点を備えている。一般的にはサイクロ減速機（登録商標）の名称で市販されている。
【００２０】
図中、中心部にあるのは入力側の偏心軸１０１で、偏心軸１０１の外側にはローラベアリング１０２を介して曲線板１０３が回転自在に嵌合されている。曲線板１０３の外側には固定系に支持された複数の外ピン１０４が周方向に並べて配置される。曲線板１０３には周方向に沿って複数の穴１０５が設けられ、各穴１０５内には出力側の軸に固定されたローラ付内ピン１０６が挿通される。
【００２１】
ここで特に、外ピン１０４が１０本あるのに対し曲線板１０３の山１０３ａ及び谷１０３ｂは９個しかない。この数の差が減速比を発生するための構成上のポイントである。
【００２２】
偏心軸１０１の回転に伴い、曲線板１０３は径方向外側に向かう力を与えられる。そして曲線板１０３の谷１０３ｂに外ピン１０４が完全収容されている場合（図中ａの状態）は別として、もしそうでなければ（例えば図中ｂの状態）そうなるように、曲線板１０３を外ピン１０４に摺動させつつ、偏心軸１０１の回転方向とは反対方向に回転させる。このような動作が偏心軸１０１の回転につれ各谷１０３ｂに対してなされるため、結果的に偏心軸１０１の１回転(360°) が、曲線板１０３における谷１０３ｂ間の角度(360°/9= 40°) の反転をもたらす。そして曲線板１０３は内ピン１０６をその反転方向に駆動し、結局入力側の回転は方向が逆転され且つ減速されて出力側に伝達されることになる。
【００２３】
さて、図８に戻って、かかる反転減速機３９においては、先の偏心軸１０１に相当するのが入力軸４０及び偏心ボス４２であり、特に偏心ボス４２の偏心部４２ａの径方向外側には、ローラベアリング４３を介して、前後方向或いはトンネル軸方向に沿って直列に３枚の曲線板４４が嵌合配置されている。ここで曲線板４４が３枚なのは、荷重を分散させて各曲線板４４への負荷を低減するためである。これら曲線板４４には前記同様のローラ付内ピン４５が挿通される。曲線板４４の径方向外側の外ピン４６は、移動フレーム８に固定された反転減速機３９のケーシング４７に固定されている。
【００２４】
先の入力軸４０及び偏心ボス４２は、ケーシング４７に軸受４８，４９を介して回転自在に支持される。特に偏心ボス４２はその後端部のみがケーシング４７に支持される。一方、ケーシング４７の前端部には、軸受５０を介してフランジ部材５１が回動可能に接続され、このフランジ部材５１の後面部において、先の内ピン４５が後方に向けて突出されている。フランジ部材５１は、その後端部が軸受５２を介して偏心ボス４２の前端部を支持し、その前端部はバケット９の接続板１２に接続固定される。
【００２５】
この構成によれば、移動フレーム８に取り付けられたケーシング４７に対し、入力軸４０とバケット９とがそれぞれ独立に、トンネル軸に平行な軸回りに回転或いは回動できるようになる。
【００２６】
入力軸４０の後端に取り付けられたスプロケット４１は、キーレス継手５３によって取付位置の調節が可能となっている。モータ２６によって移動フレーム８が移動されると、チェーン２５によってスプロケット４１は回転駆動される。
【００２７】
この駆動力を入力として入力軸４０が回転されると、反転減速機３９内部で先の反転減速作用が働き、これによってバケット９は、入力軸４０の回転方向とは逆向きに移動フレーム８に対して回動されるようになる。
【００２８】
特にここで図１も参照して、反転減速機３９の減速比と、スプロケット４１及びチェーン２５の減速比とから定まる総減速比は、移動フレーム８がレール部材６に沿って移動角θだけ移動したときに、バケット９が−θだけ移動フレーム８に対し回動するように決定される。詳しくは、移動フレーム８が、レール部材６の円軌道中心Ｃ6 （図２）回りに一方側に角度θだけ移動したとき、バケット９は、反転減速機３９の軸心（入力軸４０の中心）回りに、移動フレーム８とは反対回りに角度θだけ回動するようになっている。
【００２９】
これはつまり、作業位置に向かうためのバケット９の移動が、その移動に連動したバケット９の自動的な反転回動をもたらすから、これによってバケット９を常に水平な姿勢に保て、作業の安定を確保することができる。
【００３０】
そして特に、かかる構成は、バケット９の姿勢保持を従来のようなモータでの制御によらず、反転減速機３９で機械的且つ自動的に行うものであるから、制御に関わるセンサや計算機等を必要とせず、簡単な構成で安価に製作できる。また、電気的トラブルが生じた場合でも、バケット９がレール部材６に沿って移動するのみで、バケット９は常に水平姿勢に保たれるから、これによって安全性をも高められる。
【００３１】
そしてかかる装置１においては、環状フレーム３がトンネル軸方向に沿って往復移動できるため、エレクタによるセグメントＳの移送、位置決めの際にこれとの干渉を防止でき、作業効率、安全性も高められる。
【００３２】
なおこの装置１は、バケット９や環状フレーム３の移動を基本的には手動スイッチで操作するが、エレクタやセグメントＳ、或いはバケット９間の干渉が起こりそうな場合のみ自動操作に切り替えられる。これによって操作干渉は確実に防止され、衝突等の事故も未然に防げる。
【００３３】
また本発明は上記の形態に限定されず、他の様々な形態を採ることができる。そして用途に関しても、上記ではシールド掘進機内でのセグメント組付けの例であったが、この他にもトンネル内のあらゆる用途、例えば内壁（セグメント）へのボルト増締めやライニング作業等に適用できる。
【００３４】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００３５】
（１）  足場の姿勢保持を機械的且つ自動的に行えるので、簡単な構成で安価に製作できる。
【００３６】
（２）  電気的トラブルが生じた場合でも、足場を常に水平に保て安全性を高められる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る作業用足場装置を示す部分正面図である。
【図２】本発明に係る作業用足場装置を示す部分縦断側面図である。
【図３】本発明に係る作業用足場装置を示す部分平面図である。
【図４】バケットを示す正面図である。
【図５】移動フレームを示す正面図である。
【図６】係合部材とレール部材との係合状態を示す縦断側面図である。
【図７】移動フレームのモータ取付部周辺の構造を示す縦断側面図である。
【図８】移動フレームの反転減速機取付部周辺の構造を示す縦断側面図である。
【図９】反転減速機の原理説明を行うための図である。
【図１０】従来例を示す正面図である。
【符号の説明】
１  足場装置
６  レール部材
８  移動フレーム
９  バケット（足場部材）
３９  反転減速機（反転手段）
ＣT   トンネル軸
Ｓ  セグメント（内壁）
Ｔ  トンネル
θ  移動角
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0003716471.tif 000009
【図９】
0003716471.tif 000010
【図１０】
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