(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの内壁面に覆工部材をリング状に組立てるエレクタ装置において、掘削機本体にトンネル長手方向に沿って移動可能に支持された移動体と、該移動体にトンネル周方向に沿って旋回可能に支持された旋回リングと、該旋回リングにトンネル径方向に沿って移動可能に支持された昇降体と、該昇降体に装着されて覆工部材を保持可能な保持グリップとを具え、前記移動体は前記掘削機本体に取付けられたガイドレールによりトンネル長手方向に沿って移動自在に支持されると共に、前記ガイドレールに対して前記移動体を所定の位置に位置決めする位置決め手段を設けたことを特徴とするエレクタ装置。
【請求項２】
請求項１記載のエレクタ装置において、前記位置決め手段は、移動体に形成された位置決め部と、ガイドレールに取り付けられてエレクタ装置の作業位置にて前記位置決め部に嵌脱自在な位置決めピンを備えたストッパジャッキとからなることを特徴とするエレクタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、トンネルの内壁面にセグメントなどの覆工部材をリング状に組立てるエレクタ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、シールド掘削機は、円筒形状をなす掘削機本体の前部に駆動回転可能なカッタヘッドが回転自在に装着され、このカッタヘッドに多数のカッタビットが取付けられる一方、後部に掘削機本体を推進させる多数のシールドジャッキが装着されると共に、トンネルの内壁面にセグメントを組み付けるエレクタ装置が装着されて構成されている。従って、カッタヘッドを回転させながらシールドジャッキを伸長させると、既設セグメントからの掘削反力を得て掘削機本体が推進しカッタヘッドが前方の地盤を掘削する一方、エレクタ装置がトンネル内壁面にセグメントを組み付けることで、トンネルを連続して構築できる。
【０００３】
このようなシールド掘削機にて、エレクタ装置は、掘削機本体の後部に旋回リングがトンネル周方向に沿って旋回可能に支持され、この旋回リングに昇降アームがトンネル径方向に沿って移動可能に支持され、この昇降アームの先端部にセグメントを保持可能な保持グリップが装着されて構成されている。従って、保持グリップは、まず、昇降して既設トンネル内の搬入されたセグメントを保持し、次に、所定の組み付け位置まで旋回し、再び昇降して保持したセグメントをトンネル内壁面に組み付ける。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、従来のエレクタ装置は、掘削機本体の後部に支持された旋回リングから後方に延設されて片持ち支持となっているため、良好なバランスを確保するために小型化が必要である。ところが、保持グリップには、トンネル長手方向及び径方向に対する微調整機構として複数の油圧ジャッキが装着されており、この保持グリップは旋回リングと共に旋回するため、各油圧ジャッキのための油圧ユニットを掘削機本体側に設けることができず、旋回リングに搭載せざるを得ない。しかし、この旋回リングの大型化や大重量化を防止するために十分な油圧ユニットを搭載することができず、保持グリップを高速移動することができず、セグメント組立作業の作業性や組付精度が低下してしまうという問題がある。
【０００５】
また、一般に、セグメントはホイストによりトンネル内を搬送され、掘削機本体の後方でセグメント供給装置が受け取ってエレクタ装置が保持可能な位置に位置決めし、エレクタ装置が昇降して位置決めされたセグメントを保持するようになっている。そのため、セグメントはホイスト、セグメント供給装置、エレクタ装置と順に受け渡して搬送することとなり、セグメント搬送時間が長くかかってしまい、作業性が良くないという問題がある。
【０００６】
本発明はこのような問題を解決するものであって、トンネル掘削機の推進速度を高精度に制御することで掘削作業性並びに信頼性の向上を図ったエレクタ装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【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請求項１の発明のエレクタ装置は、トンネルの内壁面に覆工部材をリング状に組立てるエレクタ装置において、掘削機本体にトンネル長手方向に沿って移動可能に支持された移動体と、該移動体にトンネル周方向に沿って旋回可能に支持された旋回リングと、該旋回リングにトンネル径方向に沿って移動可能に支持された昇降体と、該昇降体に装着されて覆工部材を保持可能な保持グリップとを具え、前記移動体は前記掘削機本体に取付けられたガイドレールによりトンネル長手方向に沿って移動自在に支持されると共に、前記ガイドレールに対して前記移動体を所定の位置に位置決めする位置決め手段を設けたことを特徴とする。
【０００８】
従って、保持グリップはトンネル周方向及びトンネル径方向に移動可能であり、エレクタ装置の作業位置で位置決め可能な移動体と共にトンネル長手方向に移動可能となっており、この場合、掘削機本体から後方に延設された架台に移動体を移動自在に支持することが望ましく、架台にレールを取付け、移動体にレールに嵌合するガイドローラを取付けて移動自在に支持したり、また、レールとガイドローラを逆に装着してもよく、更に、移動時及び作業時における水平及び垂直方向のがたをなくすようなガイド機構を設けると良い。
【０００９】
請求項２の発明のエレクタ装置では、前記位置決め手段は、移動体に形成された位置決め部と、ガイドレールに取り付けられてエレクタ装置の作業位置にて前記位置決め部に嵌脱自在な位置決めピンを備えたストッパジャッキとからなることを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１に本発明の一実施形態に係るエレクタ装置が搭載されたシールド掘削機の概略断面、図２にエレクタ装置の正面視、図３にエレクタ装置における移動体の支持構成を表す概略、図４に図３のIV−IV断面、図５に図３のＶ−Ｖ断面、図６に図３のVI−VI断面を示す。
【００１３】
本実施形態のシールド掘削機において、図１に示すように、円筒形状をなす掘削機本体１１の前部にはカッタヘッド１２が回転自在に装着されており、このカッタヘッド１２の前面には多数のカッタビット１３が取付けられると共に、コピーカッタ１４が装着されている。一方、このカッタヘッド１２の後部にはリングギア１５が固定される一方、掘削機本体１１にはカッタ旋回モータ１６が取付けられ、このカッタ旋回モータ１６の駆動ギア１７がこのリングギア１５に噛み合っている。従って、カッタ旋回モータ１６を駆動して駆動ギア１７を回転駆動すると、リングギア１５を介してカッタヘッド１２を回転することができる。
【００１４】
また、掘削機本体１１にはカッタヘッド１２の後方に位置してバルクヘッド１８が取付けられており、カッタヘッド１２とこのバルクヘッド１８との間にチャンバ１９が形成されている。そして、このチャンバ１９には一端がシールド掘削機の外部に延設された送泥管２０及び排泥管２１の他端が開口しており、排泥管２１の開口部分の近傍には掘削土砂と泥水とを攪拌、混合するアジテータ２２が装着されている。
【００１５】
一方、掘削機本体１１の後部内周辺にはシールドジャッキ２３が周方向に沿って複数並設されており、このシールドジャッキ２３は掘進方向後方に伸長してスプレッダ２４を既設セグメントＳに押し付けることで、その反力により掘削機本体１１を前進することができる。
【００１６】
また、掘削機本体１１の後部には支持壁２５によって支持筒２６が形成され、この支持筒２６内には左右一対の支持柱２７が鉛直方向に沿って立設されている。そして、この支持柱２７から架台２８が後方に延設され、この架台２８にはセグメントＳを組立てるエレクタ装置２９、リング状に組付けられたセグメントＳ同士を締結するための作業足場３０と、リング状のセグメントＳを所定形状（例えば、真円形状）に矯正して保持する形状保持装置３１が設けられている。
【００１７】
このエレクタ装置２９において、図１及び図２に示すように、各支持柱２７から後方に延設されて架台２８には左右一対のガイドレール３２が固定されており、このガイドレール３２は互いに外方に開口する断面コ字形状をなしている。この左右ガイドレール３２にはそれぞれ移動体３３がトンネル長手方向に沿って移動自在に支持されるが、移動体３３はガイド手段によって各ガイドレール３２に対して垂直方向及び水平方向の移動が規制されると共に、位置決め手段によって所定の位置に位置決め可能となっている。
【００１８】
即ち、図３乃至図５に示すように、移動体３３は弧状の外面を有する箱体３４に断面コ字形状の取付部３５が形成され、この取付部３５の前部及び後部にはそれぞれ上下一対の垂直支持部材（支持ローラ）３６，３７が取付けられている。また、この取付部３５の中央部には各垂直支持部材３６，３７の間に位置してそれぞれ上下一対の水平支持部材（支持ローラ）３８が取付けられている。そして、各垂直支持部材３６，３７はガイドレール３２の上下面を転動自在であり、水平支持部材３８はガイドレール３２の側面を転動自在となっており、この垂直支持部材３６，３７及び水平支持部材３８等によりガイド手段が構成されている。
【００１９】
また、図３及び図６に示すように、移動体３３の前端部及び後端部にはそれぞれ上下一対の位置決め部３９が形成される一方、ガイドレール３２の所定の位置、つまり、エレクタ装置２９がセグメントＳの組付作業を行う作業位置に各位置決め部３９に対応してストッパジャッキ４０が取付けられ、テーパ形状の位置決めピン４１が嵌脱自在となっている。このように位置決め部３９、ストッパジャッキ４０、位置決めピン４１等により位置決め手段が構成されている。
【００２０】
そして、架台２８に取付けられたスライドジャッキ４２の駆動ロッド４３の先端部が移動体３３に連結されている。なお、上述の説明では、一方のガイド手段及び位置決め手段について説明したが、左右がほぼ対称形状となっている。
【００２１】
図１及び図２に示すように、このように各ガイドレール３２に移動自在に支持された左右の移動体３３の外側には前後一対の支持リング４４，４５が所定間隔をあけて固定されており、この支持リング４４，４５の間には周方向に沿って複数の支持ローラ（図示略）がそれぞれ回転自在な装着されており、この各支持ローラによって旋回リング４６が旋回自在に支持されている。そして、この旋回リング４６には内歯が形成されており、支持リング４４に取付けられた旋回モータ４７の駆動ギヤ４８がこの旋回リング４６の内歯に噛み合っている。
【００２２】
従って、前述した各スライドジャッキ４２を伸縮駆動すると、各移動体３３を介して旋回リング４６をトンネル長手方向に沿って移動することができ、また、旋回モータ４７を駆動すると、駆動ギヤ４８が噛み合う旋回リング４６を旋回することができる。
【００２３】
この旋回リング４６には左右一対の外筒４９が略平行をなして固定され、この各外筒４９にはそれぞれ内筒５０が移動自在に支持されており、各内筒５０の下端部は昇降体としての昇降アーム５１に連結され、昇降アーム５１の中央部に保持グリップ５２が装着されている。そして、各外筒４９にそれぞれ昇降ジャッキ５３が取付けられ、駆動ロッドの先端部が昇降アーム５１に連結されている。従って、昇降ジャッキ５３を伸縮駆動すると、各昇降アーム５１を介して保持グリップ５２をトンネル径方向に沿って移動することができる。
【００２４】
この保持グリップ５２において、昇降アーム５１に取付けられた第１グリップボックス５４内には第２グリップボックス５５がピッチングジャッキ５６により上下に揺動動自在に支持され、この第２グリップボックス５５内には第３グリップボックス５７が微調整ジャッキ５８によりトンネル長手方向に沿って移動自在に支持されている。そして、第３グリップボックス５７の中央にセグメント係止具５９を有するグリップジャッキ６０がヨーイングジャッキ６１により水平揺動自在に支持され、その両側にサポートジャッキ６２，６３が設けられている。
【００２５】
なお、エレクタ装置２９のスライドジャッキ４２は油圧ジャッキであり、架台２８に取付けられているため、掘削機本体１１に搭載された図示しない油圧ユニットに給排ホースにより容易に連結可能となっており、この油圧ユニットによりスライドジャッキ４２を高速で駆動制御可能となっている。
【００２６】
また、図１に示すように、作業足場３０において、架台２８にはエレクタ装置２９の後方に位置して水平移動梁６４がトンネル長手方向に沿って移動自在に支持され、図示しない駆動モータにより移動可能となっている。そして、この水平移動梁６４には旋回フレーム６５が取付けられ、この旋回フレーム３５には作業台としての２台のケージ６６が図示しない駆動機構によりトンネル周方向に沿って移動可能となっている。従って、作業者はこのケージ６６に乗って既設セグメントＳと組付セグメントＳとのボルト締結作業、あるいは締結状態の確認作業などを行うことができる。
【００２７】
更に、形状保持装置３１において、架台２８上には移動台６７がスライドジャッキ６８によりトンネル長手方向に沿って移動自在に支持され、この移動台６７には左右一対の伸縮ジャッキ６９が搭載され、この伸縮ジャッキ６９により上下の圧接部材７０，７１が既設セグメントＳの内壁面を押圧することで、リング状のセグメントＳを所定形状に矯正して保持することができる。
【００２８】
なお、この場合、エレクタ装置２９と作業足場３０と形状保持装置３１にて、作業足場３０が前後に移動することで、エレクタ装置２９の旋回範囲内と旋回範囲外に位置させることができる。また、形状保持装置３１が前後に移動するときに、両者が干渉しないようになっている。
【００２９】
ここで、このように構成された本実施形態のシールド掘削機によるトンネル掘削作業について説明する。
【００３０】
図１に示すように、まず、カッタ旋回モータ１６によりカッタヘッド１２を回転させながら、複数のシールドジャッキ２３を伸長してスプレッダ２４を既設セグメントＳへ押し付け、その反力によって掘削機本体１１を前進させる。すると、カッタヘッド１２のカッタビット１３が前方の地盤を掘削し、掘削土砂がチャンバ１９内に取り込まれて排泥管２１から外部に排出される一方、エレクタ装置２９がセグメントＳを継続して組み立てていく。
【００３１】
このエレクタ装置２９によるセグメントＳの組立作業において、図示しないホイストはセグメントＳを吊下げ状態で搬送し、既設セグメントＳの最前部の上面部に載置する。エレクタ装置２９はスライドジャッキ４２を伸長して移動体３３を後方に移動し、保持グリップ５２を二点鎖線に示す位置まで後退させて搬送されたセグメントＳの上方に位置させる。ここで、保持グリップ５２を下降してセグメントＳとを保持してから上昇し、スライドジャッキ４２を収縮して移動体３３を前方に移動し、保持グリップ５２を実線に示す位置まで前進して保持したセグメントＳを所定の位置に位置させる。このとき、保持グリップ５２は重量物であるセグメントＳを保持して移動するものの、移動体３３が各支持部材３６，３７，２８（図３参照）に支持されながらガイドレール３２を移動するため、がたつきなく、スムースに移動することができる。
【００３２】
このように保持グリップ５２がセグメントＳを保持して作業位置にくると、旋回モータ４７を駆動して旋回リング４６を旋回し、保持グリップ５２が保持したセグメントＳをトンネル内の所定の組付位置まで移送し、昇降ジャッキ５３を伸長してセグメントＳを組み付ける。ここで、作業者が乗ったケージ６６を組み付けたセグメントＳの近傍まで移動し、既設セグメントＳと組付セグメントＳとのボルト締結作業を行う。このとき、移動体３３は、図６に示すように、ストッパジャッキ４０が作動して位置決めピン４１が位置決め部３９を押圧しているため、保持グリップ５２は保持したセグメントＳを適正に保持して高精度に組み付けることができる。
【００３３】
そして、最後に組み付けるテーパ形状のキーセグメントのときには、保持グリップ５２が搬入されたキーセグメントを保持した後、図１で実線で示す作業位置よりも更に前方まで移動し、この位置で上方まで旋回してスライドジャッキ４２を伸長してキーセグメントを後方に移動することで、キーセグメントを既設のセグメントの間に挿入して組み付け、ボルト締結する。
【００３４】
このように本実施形態のエレクタ装置２９を搭載したシールド掘削機にあっては、掘削機本体１１の後部に立設された支持柱２７から架台２８を後方に延設し、この架台２８にエレクタ装置２９と作業足場３０と形状保持装置３１を設けると共に、エレクタ装置２９にて、架台２８に固定されたガイドレール３２にスライドジャッキ４２により移動体３３をトンネル長手方向に沿って移動自在に支持し、この移動体３３に旋回リング４６を旋回自在に支持し、この旋回リング４６に保持グリップ５２を昇降可能に設けている。
【００３５】
従って、移動体３３を移動するためのスライドジャッキ４２が架台２８側に装着されているため、このスライドジャッキ４２の油圧ユニットを掘削機本体１１側に配設することが可能となり、所望の駆動力を必要とする油圧ユニットを搭載することで保持グリップ５２の高速移動が可能となり、セグメント組立作業の作業性及び組付精度を向上することができる。また、旋回リング側に保持グリップ５２をトンネル長手方向に移動するための油圧ユニットを設ける必要がなくなって旋回リングの大型化や大重量化を防止することができる。更に、保持グリップ５２の移動範囲が大きくなり、トンネル内に搬入されたセグメントを保持グリップ５２が直接保持することができ、セグメント供給装置が不要となって装置の小型軽量化並びに低コスト化を図ることができる。
【００３６】
また、移動体３３は上下一対の垂直支持部材３６，３７及び水平支持部材３８を介してガイドレール３２に移動自在に支持しており、保持グリップ５２が重量物であるセグメントＳを保持して移動するが、移動体３３は各支持部材３６，３７，２８によりがたつきなくガイドレール３２をスムースに移動することとなり、走行安定性及び安全性を向上することができる。
【００３７】
更に、移動体３３は所定の作業位置で、ストッパジャッキ４０が作動して位置決めピン４１が位置決め部３９を押圧しているため、保持グリップ５２はがたつきなくスムースに旋回して保持したセグメントＳを適正に組み付けることができ、セグメントＳの組付精度を向上することができる。
【００３８】
なお、上述の実施形態では、本発明のトンネル掘削機を泥水式シールド掘削機として説明したが、泥土圧式シールド掘削機としてもよく、この場合、送水管、排水管、アジテータに代えてスクリューコンベヤを用いればよい。更に、本発明のトンネル掘削機をシールド掘削機として説明したが、トンネルボーリングマシンに適用することもできる。
【００３９】
【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エレクタ装置によれば、掘削機本体にトンネル長手方向に沿って、エレクタ装置の作業位置で位置決め可能な移動体を移動可能に支持し、この移動体にトンネル周方向に沿って旋回リングを旋回可能に支持し、この旋回リングにトンネル径方向に沿って昇降体を移動可能に支持し、この昇降体に覆工部材を保持可能な保持グリップを装着したので、移動体を移動するための駆動源を掘削機本体側に装着してその容量を十分に確保することで、所望の駆動力を必要とする駆動源を搭載することで保持グリップの高速移動が可能となり、覆工部材の組立作業の作業性及び組付精度を向上することができる一方、旋回リング側の構成が簡素化され、大型化や大重量化を防止することができ、また、保持グリップの移動範囲が大きく確保することで、覆工部材を直接保持することができ、覆工部材の供給装置を不要として低コスト化を図ることができる。また、移動体の位置決めにより保持グリップはがたつきなくスムースに旋回して保持した覆工部材を適正に組み付けることができる。その結果、トンネル掘削機の推進速度を高精度に制御することで掘削作業性並びに信頼性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エレクタ装置が搭載されたシールド掘削機の概略断面
図である。
【図２】エレクタ装置の正面図である。
【図３】エレクタ装置における移動体の支持構成を表す概略図である。
【図４】図３のIV−IV断面図である。
【図５】図３のＶ−Ｖ断面図である。
【図６】図３のVI−VI断面図である。
【符号の説明】
１１  掘削機本体
１２  カッタヘッド
１６  カッタ旋回モータ
２３  シールドジャッキ（推進ジャッキ）
２８  架台
２９  エレクタ装置
３０  作業足場
３１  形状保持装置
３２  ガイドレール
３３  移動体
３６，３７  垂直支持部材（ガイド手段）
３８  水平支持部材（ガイド手段）
３９  位置決め部（位置決め手段）
４０  ストッパジャッキ（位置決め手段）
４１  位置決めピン（位置決め手段）
４２  スライドジャッキ
４６  旋回リング
４７  旋回モータ
５２  保持グリップ
Ｓ  セグメント
【図１】
0003595523.tif 000002
【図２】
0003595523.tif 000003
【図３】
0003595523.tif 000004
【図４】
0003595523.tif 000005
【図５】
0003595523.tif 000006
【図６】
0003595523.tif 000007