(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内壁面に組付けられるセグメントを位置決めするセグメント接合ガイドピンにおいて、軸方向一端部に互いに隣接する一方のセグメントの接合面に形成された円錐形状をなすガイド穴に隙間なく嵌合する第１嵌合部を有する一方、軸方向他端部に前記他方のセグメントの接合面に形成された円錐形状をなすガイド穴の奥部に隙間なく嵌合する第２嵌合部を有すると共に、前記他方のセグメントのガイド穴の入口部と所定の隙間をもって離間する段部を有することを特徴とするセグメント接合ガイドピン。
【請求項２】
請求項１記載のセグメント接合ガイドピンを用いるセグメント組立方法であって、前記セグメント接合ガイドピンにおける軸方向一端部に形成された第１嵌合部を既設セグメントの接合面に形成された円錐形状をなすガイド穴に隙間なく嵌合する一方、掘削機本体の後部に装着されたセグメント保持部材がトンネル内に搬入されたセグメントを保持し、トンネルの周方向に沿って旋回し、また、このトンネルの長手方向に沿って移動し、また、トンネルの径方向に沿って移動することで、保持したセグメントを所定の組付位置に移動し、前記セグメント接合ガイドピンの軸方向他端部に形成された第２嵌合部に対して保持したセグメントを接近し、円錐形状をなすガイド穴が該第２嵌合部に案内されながらその奥部に隙間なく嵌合し、且つ、該第２嵌合部と一体の段部が該ガイド穴の入口部に所定の隙間をもって位置するように保持したセグメントを既設セグメントに接合するようにしたことを特徴とするセグメント組立方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネル掘削機によって掘削されたトンネルの内壁面にセグメントを組付けるときに、隣接するセグメント同士を位置決めするためのセグメント接合ガイドピン及びこのセグメント接合ガイドピンを用いたセグメント組立装置、並びに、セグメント組立方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３に一般的なセグメント自動組立装置の概略、図４にセグメントの概略、図５に従来のセグメント接合ガイドピンの概略、図６に従来のセグメント接合ガイドピンによるセグメントの位置決めを表す概略を示す。
【０００３】
図３に示すように、図示しない掘削機本体の後部には、トンネルの内壁面にセグメントＳを組付けるセグメント自動組立装置１１が装備されている。即ち、掘削機本体の後部には支持フレーム１２が周方向に旋回自在に連結されており、この支持フレーム１２には昇降フレーム１３が昇降自在に支持されている。この昇降フレーム１３には第１スライドフレーム１４が前後方向に移動自在に支持され、この第１スライドフレーム１４には第２スライドフレーム１５が左右方向に移動自在に設けられている。そして、この第２スライドフレーム１５にはセグメントＳを着脱自在なセグメント保持部材１６が前後左右方向に揺動自在に装着されている。
【０００４】
従って、トンネル内に多数のセグメントＳが搬入されると、セグメント自動組立装置１１はセグメント保持部材１６がこのセグメントＳを保持し、支持フレーム１２による旋回動作、昇降フレーム１３による昇降動作、各スライドフレーム１４，１５によるスライド動作によって保持したセグメントＳを移動し、所定の組付位置に組付ける。
【０００５】
ところで、このセグメントＳは、図４に示すように、トンネルの内壁面に周方向に沿って組付けられるように、リング形状が複数の分割された弧状をなしている。このセグメントＳの内周面にはセグメント保持部材１６が保持できるように図示しない治具が連結される連結孔２１が形成されている。また、セグメントＳの側面には、組付時に既設のセグメントＳに対して保持したセグメントＳを所定位置に位置決めして互いに密着させるためのガイドピン２２が嵌合するガイド穴２３が複数形成されると共に、組付時に隣接するセグメントＳと密着した状態で固定するための図示しない接合ボルトが貫通する取付孔２４が複数形成されている。このガイドピン２２は、図５に示すように、軸方向各端部がセグメントＳのガイド穴２３に嵌合するように円錐形状をなして先端部が平面形状となっている。
【０００６】
従って、前述したように、自動組立装置１１のセグメント保持部材１６が保持したセグメントＳを所定の組付位置に組付けるとき、図６(ａ)に示すように、既設のセグメントＳ１ の各ガイド穴２３には予めガイドピン２２が嵌合して取付けられている。そして、この既設のセグメントＳ１ に対して組み付けるセグメントＳ２ を近接させていくと、図６(ｂ)に示すように、既設のセグメントＳ１ に取付けられたガイドピン２２に組み付けるセグメントＳ２ のガイド穴２３が入り込み、互いの接触する傾斜面によってセグメントＳ２ は所定の位置に位置決めされる。その後、密着するセグメントＳ１ とＳ２ を接合ボルト及びナットによって接合される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述したセグメント自動組立装置１１よるセグメントＳの組付作業にあっては、既設のセグメントＳ１ のガイドピン２２にセグメントＳ２ のガイド穴２３を嵌合させることで、このセグメントＳ２ を所定の位置に位置決めしている。ところが、このとき、図６(ｃ)に示すように、セグメントＳ１ のガイドピン２２とセグメントＳ２ のガイド穴２３の軸方向位置がずれた状態で、既設のセグメントＳ１ に対してセグメントＳ２ 接近させると、セグメントＳ２ のガイド穴２３の入口部がガイドピン２２の外周面に衝突してしまうことがある。この場合、ガイドピン２２に変形による段差２２ａが生じてしまい、セグメントＳ１ とセグメントＳ２ との互いの接合面の間に隙間が発生し、セグメントＳ１ ，Ｓ２ 同士を精度良く接合することができないという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような問題を解決するものであって、セグメント同士の接合を高精度に短時間で行うことを可能として組付作業効率の向上を図ったセグメント接合ガイドピン、セグメント組立装置、セグメント組立方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するための本発明のセグメント接合ガイドピンは、トンネルの内壁面に組付けられるセグメントを位置決めするセグメント接合ガイドピンにおいて、軸方向一端部に互いに隣接する一方のセグメントの接合面に形成された円錐形状をなすガイド穴に隙間なく嵌合する第１嵌合部を有する一方、軸方向他端部に前記他方のセグメントの接合面に形成された円錐形状をなすガイド穴の奥部に隙間なく嵌合する第２嵌合部を有すると共に、前記他方のセグメントのガイド穴の入口部と所定の隙間をもって離間する段部を有することを特徴とするものである。
【００１０】
従って、トンネル内壁面に組付けられる既設セグメントのガイド穴にはセグメント接合ガイドピンの第１嵌合部が隙間なく嵌合することで取付けられており、この既設セグメントに別のセグメントを組み付けるとき、既設セグメントのセグメント接合ガイドピンに適合するように別のセグメントを移動接近し、このガイドピンの第２嵌合部にセグメントのガイド穴を嵌合させることで、両者を密着させる。この場合、既設セグメントに取付けられたセグメント接合ガイドピンには段部が設けられており、ガイドピンにセグメントのガイド穴を嵌合するとき、ガイド穴の入口部とガイドピンの段部とは所定の隙間があるため、第２嵌合部とガイド穴が接触して案内され、このガイドピンは変形することはなく、セグメントの高精度な接合が可能となる。
【００１１】
また、本発明のセグメント組立方法は、前記セグメント接合ガイドピンを用いるセグメント組立方法であって、前記セグメント接合ガイドピンにおける軸方向一端部に形成された第１嵌合部を既設セグメントの接合面に形成された円錐形状をなすガイド穴に隙間なく嵌合する一方、掘削機本体の後部に装着されたセグメント保持部材がトンネル内に搬入されたセグメントを保持し、トンネルの周方向に沿って旋回し、また、このトンネルの長手方向に沿って移動し、また、トンネルの径方向に沿って移動することで、保持したセグメントを所定の組付位置に移動し、前記セグメント接合ガイドピンの軸方向他端部に形成された第２嵌合部に対して保持したセグメントを接近し、円錐形状をなすガイド穴が該第２嵌合部に案内されながらその奥部に隙間なく嵌合し、且つ、該第２嵌合部と一体の段部が該ガイド穴の入口部に所定の隙間をもって位置するように保持したセグメントを既設セグメントに接合するようにしたことを特徴とするものである。
【００１２】
従って、保持したセグメントはガイド穴がガイドピンの第２嵌合部が案内されて位置決めされる一方、ガイド穴と段部は接触せず、セグメントは容易に、しかも、高精度に接合される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、図面に基づいて、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００１４】
図１に本発明の一実施形態に係るセグメント接合ガイドピンの概略、図２に本実施形態のセグメント接合ガイドピンによるセグメントの位置決めを表す概略を示す。
【００１５】
図１及び図２に示すように、本実施形態のセグメント接合ガイドピン３１は、軸方向一端部には円錐形状をなす第１嵌合部３２が形成されており、この第１嵌合部３２はセグメントＳの円錐形状をなすガイド穴２３の傾斜角度βと同角度の傾斜角度αをなしており、先端が平面形状となっている。従って、セグメント接合ガイドピン３１は第１嵌合部３２がセグメントＳのガイド穴２３に隙間なく嵌合することができるようになっている。
【００１６】
一方、セグメント接合ガイドピン３１の軸方向他端部には円錐形状をなす第２嵌合部３３と円柱形状をなす段部３４が形成されており、この第２嵌合部３３は、第１嵌合部３２と同様に、セグメントＳの円錐形状をなすガイド穴２３の傾斜角度βと同角度の傾斜角度αをなしており、先端が平面形状となっている。また、段部３４は第２嵌合部３３の外周面と連続して軸心と平行な外周面となっている。従って、セグメント接合ガイドピン３１は第２嵌合部３２がセグメントＳのガイド穴２３の奥部に隙間なく嵌合することができ、また、段部３４はこのガイド穴２３の入口部に所定の隙間ａをもって離間するようになっている。
【００１７】
そして、このセグメント接合ガイドピン３１において、第１嵌合部３２の軸方向長さＬ１は、第２嵌合部３３の長さＬ２と段部３４の長さＬ３の長さの合計と同じ長さとなっている。なお、このセグメント接合ガイドピン３１は自己潤滑性を有する超高分子量ポリエチレン素材成形品を用いることで、セグメントＳのガイド穴２３との嵌合が円滑になる。
【００１８】
従って、図２(ａ)に示すように、図示しないセグメント自動組立装置が保持したセグメントＳ２ を所定の組付位置に組付けるとき、既設のセグメントＳ１ の各ガイド穴２３には予めガイドピン３１の第１嵌合部３２が嵌合して取付けられている。この状態で、既設のセグメントＳ１ に対して組み付けるセグメントＳ２ を近接させていくと、図２(ｂ)に示すように、既設のセグメントＳ１ に取付けられたガイドピン３１の第２嵌合部３３に組み付けるセグメントＳ２ のガイド穴２３が入り込み、互いの接触する傾斜面によってセグメントＳ２ は所定の位置に位置決めされる。
【００１９】
このとき、既設セグメントＳ１ に取付けられたガイドピン３１には段部３４が設けられており、このガイドピン３４にセグメントＳ２ のガイド穴２３が嵌合するとき、ガイド穴２３の入口部とガイドピン３１の段部３４とは所定の隙間ａがあるために接触することは少なく、例え接触してもこの段部３４の外周面はガイドピン３１に対するガイド穴２３の嵌合方向と平行であるため、両者の接触によってガイドピン２３が変形することはなく、セグメントＳ１ とＳ２ は隙間なく接触することとなり、セグメントＳ１ ，Ｓ２ の高精度な接合が可能となる。その後、密着するセグメントＳ１ とＳ２ を図示しない接合ボルト及びナットによって接合することで、セグメントＳ２ は確実に固定される。
【００２０】
【発明の効果】
以上、実施形態において詳細に説明したように本発明のセグメント接合ガイドピンによれば、一端部にセグメントの接合面に形成された円錐形状をなすガイド穴に隙間なく嵌合する第１嵌合部を設ける一方、他端部にセグメントのガイド穴の奥部に隙間なく嵌合する第２嵌合部とこのガイド穴の入口部と所定の隙間をもって離間する段部を設けたので、セグメントを組み付けるために既設セグメントのガイドピンに組み付けるセグメントのガイド穴を嵌合するとき、ガイド穴の入口部とガイドピンの段部とは所定の隙間があるために接触することは少なく円滑に嵌合することで、セグメント同士は隙間なく密着することとなり、セグメントを高精度に接合することができる。
【００２１】
また、本発明のセグメント組立方法によれば、セグメント接合ガイドピンの第１嵌合部を既設セグメントの接合面に形成されたガイド穴に隙間なく嵌合する一方、セグメント保持部材がトンネル内に搬入されたセグメントを保持して所定の組付位置に移動し、セグメント接合ガイドピンの第２嵌合部に対して保持したセグメントを接近し、円錐形状をなすガイド穴が該第２嵌合部に案内されながらその奥部に隙間なく嵌合し、且つ、段部がガイド穴の入口部に所定の隙間をもって位置するように保持したセグメントを既設セグメントに接合するようにしたので、保持したセグメントはガイド穴がガイドピンの第２嵌合部が案内されて位置決めされる一方、ガイド穴と段部は接触せず、セグメントを容易に、しかも、高精度に接合することで、セグメント組付作業の作業効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態に係るセグメント接合ガイドピンの概略図である。
【図２】  本実施形態のセグメント接合ガイドピンによるセグメントの位置決めを表す概略図である。
【図３】  一般的なセグメント自動組立装置の概略図である。
【図４】  セグメントの概略図である。
【図５】  従来のセグメント接合ガイドピンの概略図である。
【図６】  従来のセグメント接合ガイドピンによるセグメントの位置決めを表す概略図である。
【符号の説明】
Ｓ  セグメント
Ｓ１  既設セグメント
Ｓ２  組付セグメント
２３  ガイド穴
３１  セグメント接合ガイドピン
３２  第１嵌合部
３３  第１嵌合部
３４  段部
【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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