(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自走式のベースマシンと、
前記ベースマシンに対して回動自在に取り付けられ、かつ伸長自在で途中位置において屈曲自在な一本の主ブームと、
前記主ブームに対して取り付けられている伸長自在な四本の枝ブームであって、該枝ブームは二本で一組となり、各組の該枝ブームはそれぞれ、支保工を構成する二つの分割支保工の一方の該分割支保工の長手方向の両端部の近傍と、他方の該分割支保工の長手方向の両端部の近傍を把持し、各組の一方の該枝ブームは、前記主ブームに対して該主ブームの軸周りに回動自在に取り付けられていることを特徴とする、トンネル支保工建て込み装置。
【請求項２】
各組の前記枝ブームのうち、一方の該枝ブームは前記支保工の建て込みの際に第一方向に延出する第一枝ブームであり、他方の該枝ブームは該第一方向に交差する第二方向に延出する第二枝ブームであり、
二組の前記枝ブームを構成するそれぞれの前記第二枝ブームが前記主ブームに対して回動自在に取り付けられており、
二組の前記枝ブームのうち、前記支保工の建て込みの際に切羽から離れた位置にある該枝ブームを構成する前記第一枝ブームと前記第二枝ブームはいずれも、切羽側に伸長する第三枝ブームをさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載のトンネル支保工建て込み装置。
【請求項３】
前記主ブームは、前記ベースマシンに取り付けられている外側ブームと、該外側ブームから伸長する内側ブームとを備え、
第一回動機構と第二回動機構により、前記ベースマシンに対して相互に交差する二方向に広がる面内において該外側ブームが回動自在となっており、
前記内側ブームは、スライドして前記外側ブームから出入りするスライドブームと、該スライドブームに対して回動自在に取り付けられている屈曲ブームと、を備え、
前記屈曲ブームに前記四本の枝ブームが取り付けられており、
第三回動機構により、前記スライドブームに対して前記屈曲ブームが屈曲自在となっていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のトンネル支保工建て込み装置。
【請求項４】
二つの前記分割支保工の二つの端部には、トンネルの天端において他方の該分割支保工と連結されるとともにボルト孔を有する継手プレートと、トンネルの路盤に載置されて該分割支保工を支持する支持プレートと、が設けられており、
前記第二枝ブームと前記第一枝ブームはそれぞれ、前記分割支保工の前記継手プレート側の端部近傍と前記支持プレート側の端部近傍をそれぞれ把持する第二把持機構と第一把持機構を備えており、
一方の前記第二把持機構に把持されている前記分割支保工の前記継手プレートの前記ボルト孔にはボルトが取り付けられており、他方の前記第二把持機構は、一方の前記分割支保工側に伸長自在もしくはスライド自在でナットが装着された自動レンチを備えており、
双方の前記継手プレートが当接されて前記ボルトが他方の前記継手プレートの前記ボルト孔に挿通され、前記自動レンチが該ボルトに近接して前記ナットを該ボルトに螺合することにより、二つの前記分割支保工が組み付けられるようになっていることを特徴とする、請求項２又は請求項２に従属する請求項３に記載のトンネル支保工建て込み装置。
【請求項５】
前記ベースマシンに対して、吹付けコンクリートを吐出するコンクリート吹付け用マニピュレータが取り付けられていることを特徴とする、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のトンネル支保工建て込み装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル支保工建て込み装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば山岳トンネルにおける鋼製支保工の建て込みにおいては、ベースマシンに左右二本のエレクタが装備された支保工建て込み装置を用いて、それぞれのエレクタにて左右に分割されて円弧状をなす一対の分割支保工を把持して支保工を形成し、孔壁に沿って建て込まれた支保工に対してコンクリートを吹付けて支保工を孔壁に固定する方法により行われている。ベースマシンには、分割支保工を把持する一対のエレクタの他、コンクリートの吹付けを行う吹付け機、作業員が搭乗できるバスケットブームなど、様々な機器が装備されている。
【０００３】
ここで、支保工建込み作業の最終段階での左右の支保工の位置決め操作をより確実に行うことのできる、トンネル用支保工設置装置が提案されている。具体的には、左右一対のエレクタが、支保工の保持及びその解除が可能なクランプ機構と、クランプ機構とエレクタブームとの間に介装されてクランプ機構を切羽の前面側との対向方向にスライド移動可能に支持するスライド機構と、スライド機構の作動を制御するスライド機構制御手段を構成するスライド機構駆動部とを備える。スライド機構駆動部は、操作レバーの傾倒量に応じて比例動作する油圧パイロット式の操作弁と、操作弁から導入されたパイロット圧油量に応じてスライド機構を駆動するための油圧シリンダを比例制御する作動弁と、スライド機構のスライド作動を通常モードと同期モードとに対応する油路に切り換える第一のモード切換弁と、を有する（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１８−１９３７１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１に記載のトンネル用支保工設置装置をはじめとして、従来の支保工建て込み装置は、二本の伸縮ブーム式のエレクタにより円弧状の分割支保工を一点で把持し、双方のエレクタを相互に独立して制御しながら双方の分割支保工を連続させることにより支保工を形成することから、支保工の形成には手間を要していた。そして、それぞれのエレクタの撓みや動作による振動がばらばらであることもまた、双方の分割支保工を連続させる際の施工困難性の原因となっていた。さらに、各エレクタは分割支保工の途中位置を一点で把持することから、分割支保工を安定的に把持するのが難しく、この点もまた、双方の分割支保工を連続させる際の施工困難性の原因となっていた。
【０００６】
本発明は、分割支保工を安定的に把持しながら、効率的に支保工を建て込むことのできるトンネル支保工建て込み装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記目的を達成すべく、本発明によるトンネル支保工建て込み装置の一態様は、
自走式のベースマシンと、
前記ベースマシンに対して回動自在に取り付けられ、かつ伸長自在で途中位置において屈曲自在な一本の主ブームと、
前記主ブームに対して取り付けられている伸長自在な四本の枝ブームであって、該枝ブームは二本で一組となり、各組の該枝ブームは支保工を構成する二つの分割支保工の二つの端部近傍を把持し、各組の一方の該枝ブームは前記主ブームに対して回動自在に取り付けられていることを特徴とする。
【０００８】
本態様によれば、ベースマシンに対して回動自在に取り付けられている一本の主ブームに対して、二本で一組の計四本の枝ブームが伸長自在に取り付けられ、各組の一方の枝ブームはさらに主ブームに対して回動自在に取り付けられていることにより、二本で一組の枝ブームにて分割支保工を安定的に把持することができる。さらに、一本の共通の主ブームから延びる二組の枝ブームを作動させることにより、二本の分割支保工を連続させて支保工を形成することができるため、支保工の形成に際して各ブームの制御困難性がなく、効率的に支保工を建て込むことが可能になる。
【０００９】
また、ベースマシンに回動自在に取り付けられている主ブームは、伸長自在であるとともにその途中位置において屈曲自在に構成されている。そのため、例えば、二組の枝ブームにて分割支保工を把持した状態でベースマシンが切羽の近傍まで移動し、切羽の前面において各ブームを作動して支保工を形成するに当たり、このベースマシンの移動の際には主ブームをその途中位置で例えば９０度屈曲させておくことにより、円弧状の分割支保工をベースマシンの走行方向に沿う方向に配設することができる。そのため、分割支保工を把持した状態のベースマシンがトンネル内を切羽側に走行する際に、分割支保工がトンネルの断面方向（長手方向に直交する方法）に広がり、トンネル内にある他の支保工や各種機器に干渉するといった恐れが解消される。
【００１０】
また、本発明によるトンネル支保工建て込み装置の他の態様において、各組の前記枝ブームのうち、一方の該枝ブームは前記支保工の建て込みの際に第一方向に延出する第一枝ブームであり、他方の該枝ブームは該第一方向に交差する第二方向に延出する第二枝ブームであり、
二組の前記枝ブームを構成するそれぞれの前記第二枝ブームが前記主ブームに対して回動自在に取り付けられており、
二組の前記枝ブームのうち、前記支保工の建て込みの際に切羽から離れた位置にある該枝ブームを構成する前記第一枝ブームと前記第二枝ブームはいずれも、切羽側に伸長する第三枝ブームをさらに備えていることを特徴とする。
【００１１】
本態様によれば、二本で一組の枝ブームがいずれも伸長自在であり、かつ一方の枝ブームがさらに主ブームに対して回動自在であることにより、一組の枝ブームが伸長や回動しながら所望する曲率を有する円弧状の分割支保工を形成することができる。さらに、双方の組の枝ブームを構成する第二枝ブームが主ブームに対して回動することにより、二本の分割支保工を連続させて支保工を形成することができる。この際、二組の枝ブームのうち、支保工の建て込みの際に切羽から離れた位置にある枝ブームを構成する第一枝ブームと第二枝ブームがいずれも、切羽側に伸長する第三枝ブームをさらに備えていることにより、この第三枝ブームを切羽側に伸長させることにより、切羽の前面において二本の分割支保工から連続した支保工を形成することができる。
ここで、「第一方向」としては、例えば水平方向や略水平方向が挙げられ、「第二方向」は、第二枝ブームが主ブームに対して回動することから様々な方向に変化し得る。
【００１２】
また、本発明によるトンネル支保工建て込み装置の他の態様において、前記主ブームは、前記ベースマシンに取り付けられている外側ブームと、該外側ブームから伸長する内側ブームとを備え、
第一回動機構と第二回動機構により、前記ベースマシンに対して相互に交差する二方向に広がる面内において該外側ブームが回動自在となっており、
前記内側ブームは、スライドして前記外側ブームから出入りするスライドブームと、該スライドブームに対して回動自在に取り付けられている屈曲ブームと、を備え、
前記屈曲ブームに前記四本の枝ブームが取り付けられており、
第三回動機構により、前記スライドブームに対して前記屈曲ブームが屈曲自在となっていることを特徴とする。
【００１３】
本態様によれば、主ブームを構成する外側ブームが、第一回動機構と第二回動機構にてベースマシンに対して二方向に広がる面内を回動することにより、支保工の建て込みの際の微調整を外側ブームの動作により高精度に行うことができる。ここで、「二方向に広がる面内」のうちの一つの方向に広がる面内としては、水平方向や水平方向から所定角度傾斜した略水平方向に広がる面内が挙げられ、他の一つの方向に広がる面内としては、鉛直方向に広がる面内が挙げられる。例えば、第一回動機構と第二回動機構により、外側ブームは、水平方向もしくは略水平方向に広がる面内におけるスイング動作と、鉛直方向に広がる面内におけるチルト動作を行うことができる。
【００１４】
また、内側ブームが、外側ブームから出入りするスライドブームと、スライドブームに対して第三回動機構を介して屈曲自在に取り付けられるとともに四本の枝ブームが取り付けられている屈曲ブームとを備えていることにより、外側ブームから出入りするスライドブームに対して、例えばその長手方向と該長手方向に直交する方向の間で屈曲ブームと四本の枝ブームを精度よく回動させることができる。このことにより、既述するようにベースマシンの移動時の分割支保工の姿勢（移動方向に沿う姿勢）と、支保工建て込み時の分割支保工の姿勢（切羽に平行な姿勢）の二方向の姿勢制御を実行することができる。
ここで、第一回動機構と第二回動機構、及び第三回動機構は、例えばアクチュエータと該アクチュエータにて摺動するロッドにより構成でき、油圧シリンダ機構、モータとラックピニオンによる機構、モータとボールネジによる機構など、様々な形態の回動機構が適用できる。
【００１５】
また、本発明によるトンネル支保工建て込み装置の他の態様において、二つの前記分割支保工の二つの端部には、トンネルの天端において他方の該分割支保工と連結されるとともにボルト孔を有する継手プレートと、トンネルの路盤に載置されて該分割支保工を支持する支持プレートと、が設けられており、
前記第二枝ブームと前記第一枝ブームはそれぞれ、前記分割支保工の前記継手プレート側の端部近傍と前記支持プレート側の端部近傍をそれぞれ把持する第二把持機構と第一把持機構を備えており、
一方の前記第二把持機構に把持されている前記分割支保工の前記継手プレートの前記ボルト孔にはボルトが取り付けられており、他方の前記第二把持機構は、一方の前記分割支保工側に伸長自在もしくはスライド自在でナットが装着された自動レンチを備えており、
双方の前記継手プレートが当接されて前記ボルトが他方の前記継手プレートの前記ボルト孔に挿通され、前記自動レンチが該ボルトに近接して前記ナットを該ボルトに螺合することにより、二つの前記分割支保工が組み付けられるようになっていることを特徴とする。
【００１６】
本態様によれば、それぞれの組の第二枝ブームの有する第二把持機構のうち、一方の第二把持機構が把持する一方の分割支保工の継手プレートから延びるボルトが、他方の第二把持機構が把持する他方の分割支保工の継手プレートのボルト孔に挿通され、該他方の第二把持機構に装着されているスライド自在でナットが装着された自動レンチが作動してナットをボルトに螺合することにより、作業員が切羽にアクセスして分割支保工同士をボルトナットにて固定する作業を解消して、自動制御によるボルトナット接続を行うことができる。そのため、切羽の近傍に作業員が立ち入る際の施工危険性が解消され、安全な支保工建て込み施工が実現されるとともに、効率的な支保工の建て込みによる作業時間の短縮化を図ることができる。
【００１７】
また、本発明によるトンネル支保工建て込み装置の他の態様は、前記ベースマシンに対して、吹付けコンクリートを吐出するコンクリート吹付け用マニピュレータが取り付けられていることを特徴とする。
【００１８】
本態様によれば、切羽の前面に支保工を建て込んだ後、コンクリート吹付け用マニピュレータを作動して例えば支保工の下部（脚部）に吹付けコンクリートを施工することにより、孔壁に対して支保工を固定することができる。尚、コンクリート吹付け用マニピュレータとして、ベースマシンの前面の左右に二基のブーム式のマニピュレータを設けることにより、形成された支保工の二つの脚に吹付けコンクリートを速やかに施工することが可能になる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明のトンネル支保工建て込み装置によれば、分割支保工を安定的に把持しながら、効率的に支保工を建て込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】実施形態に係るトンネル支保工建て込み装置の一例を示す斜視図であって、二つの分割支保工を把持しながら支保工を形成している状態を示す図である。
【図２】トンネル支保工建て込み装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【図３】支保工建て込み方法の一例を示す工程図である。
【図４】図３に続いて支保工建て込み方法の一例を示す工程図である。
【図５】図４に続いて支保工建て込み方法の一例を示す工程図である。
【図６】図５に続いて支保工建て込み方法の一例を示す工程図である。
【図７】図６に続いて支保工建て込み方法の一例を示す工程図である。
【図８】図７に続いて支保工建て込み方法の一例を示す工程図である。
【図９】図８に続いて支保工建て込み方法の一例を示す工程図である。
【図１０】一方の第一枝ブームの第一把持機構が分割支保工を把持する前の状態を示す図である。
【図１１】一方の第一枝ブームの第一把持機構が分割支保工を把持している状態を示す図である。
【図１２Ａ】双方の分割支保工の継手プレートが当接される前の状態を示す図である。
【図１２Ｂ】双方の分割支保工の継手プレートが当接され、ボルトに対してナットが螺合されている状態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、実施形態に係るトンネル支保工建て込み装置の一例について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。
【００２２】
［実施形態に係るトンネル支保工建て込み装置］
はじめに、図１及び図２を参照して、実施形態に係るトンネル支保工建て込み装置の一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係るトンネル支保工建て込み装置の一例を示す斜視図であって、二つの分割支保工を把持しながら支保工を形成している状態を示す図であり、図２は、トンネル支保工建て込み装置のハードウェア構成の一例を示す図である。
【００２３】
支保工建て込み装置１００は、自走式のベースマシン１０と、ベースマシン１０の前面（進行方向前面）に回動自在に取り付けられている一本の主ブーム３０と、主ブーム３０に伸長自在に取り付けられている四本の枝ブーム４１Ａ，４１Ｂ，４２Ａ，４２Ｂとを有する。
【００２４】
ベースマシン１０は、二対の車輪２、左右に張り出すアウトリガ３を有し、トンネル内を走行し、支保工の建て込みの際にはアウトリガ３を張出してベースマシン１０を路盤に安定的に支持するようになっている。ベースマシン１０の後部には、油圧装置、エンジン、電動モータやコンプレッサ（いずれも図示せず）等の各種駆動手段が搭載されている。尚、ベースマシンは、車輪により走行する形態以外にも、クローラ機構により走行する形態であってもよい。
【００２５】
図１において、ベースマシン１０の前面には一本の主ブーム３０が回動自在に取り付けられており、その他のブームはベースマシン１０に取付けられていないが、例えばベースマシンの前面の左右位置には二基のコンクリート吹付け用マニピュレータ（吹付けブーム）が取り付けられるのが望ましい。また、その他、作業員を載せて伸長自在なバケットブーム等がベースマシンに取り付けられていてもよい。
【００２６】
ベースマシン１０の操作室内には、主ブーム３０や枝ブーム４０Ａ，４０Ｂの他、各種回動機構の作動制御を実行するコントローラ２０が搭載されている。
【００２７】
主ブーム３０は、ベースマシン１０に回動自在に取り付けられている外側ブーム３１と、外側ブーム３１から伸長する内側ブーム３２とを備える。ベースマシン１０の前面にあって相互に直交する二つの回動軸３５，３６に対し、外側ブーム３１が二方向に回動自在に取り付けられている。
【００２８】
また、ベースマシン１０の前面と外側ブーム３１には、第一回動機構６０と第二回動機構７０が取り付けられている。第一回動機構６０は、第一油圧シリンダ６１（第一アクチュエータの一例）と、第一油圧シリンダ６１により摺動する第一ロッド６２とを有する。一方、第二回動機構７０は、第二油圧シリンダ７１（第二アクチュエータの一例）と、第二油圧シリンダ７１により摺動する第二ロッド７２とを有する。
【００２９】
ベースマシン１０の前面のうち、外側ブーム３１の下方位置に第一油圧シリンダ６１の脚部が回動自在に取り付けられており、外側ブーム３１の下面に第一ロッド６２の先端が回動自在に取付けられている。一方、ベースマシン１０の前面の左右いずれか一方の側方位置に第二油圧シリンダ７１の脚部が回動自在に取り付けられており、外側ブーム３１の左右いずれか一方の側面に第二ロッド７２の先端が回動自在に取り付けられている。
【００３０】
第一回動機構６０を作動して、第一油圧シリンダ６１から第一ロッド６２を伸長することにより、外側ブーム３１は回動軸３５を介して、鉛直方向に広がる面内においてＹ１方向にチルト動作を実行する。一方、第二回動機構７０を作動して、第二油圧シリンダ７１から第二ロッド７２を伸長することにより、外側ブーム３１は回動軸３６を介して水平方向や略水平方向に広がる面内においてＹ２方向にスイング動作を実行する。
【００３１】
外側ブーム３１の内部には、油圧シリンダ機構（図示せず）が装備されており、この油圧シリンダ機構により、外側ブーム３１から内側ブーム３２がＺ１方向に伸縮（出入り）するように構成されている。
【００３２】
内側ブーム３２は、スライドして外側ブーム３１から出入りするスライドブーム３３と、スライドブーム３３に対して回動軸３７を介してＹ３方向に屈曲（回動）自在に取り付けられている屈曲ブーム３４とを有する。
【００３３】
また、スライドブーム３３と屈曲ブーム３４には、第三回動機構８０が取り付けられている。第三回動機構８０は、第三油圧シリンダ８１（第三アクチュエータの一例）と、第三油圧シリンダ８１により摺動する第三ロッド８２とを有する。スライドブーム３３には第三油圧シリンダ８１が回動自在に取り付けられており、屈曲ブーム３４には第三ロッド８２が回動自在に取り付けられている。
【００３４】
屈曲ブーム３４は、平面寸法が広い広幅部３４ａを有し、広幅部３４ａの一つの広幅面において、二つの第二枝ブーム４２Ａ、４２Ｂが長さｔの離間を有した状態で、それぞれ回動軸４３、４４を介してＹ４方向及びＹ５方向に回動自在に取り付けられている。
【００３５】
一方、広幅部３４ａの左右の側面（上記広幅面に直交する左右の側面）には、第一枝ブーム４１Ａ，４１Ｂが水平方向（第一方向の例）に延設するようにして取り付けられている。第一枝ブーム４１Ａ，４１Ｂの延設する第一方向に対して、回動自在な第二枝ブーム４２Ａ、４２Ｂは第一方向に交差する第二方向に延設している。
【００３６】
第一枝ブーム４１Ａは油圧シリンダ機構（図示せず）を内部に装備しており、Ｚ２方向に伸縮自在である。また、第二枝ブーム４２Ａは油圧シリンダ機構（図示せず）を内部に装備しており、Ｚ３方向に伸縮自在である。第一枝ブーム４１Ａと第二枝ブーム４２Ａが一組の枝ブーム４０Ａを構成し、支保工Ｓを構成する湾曲状の分割支保工ＤＳ１の両端近傍を把持する。また、分割支保工ＤＳ１のうち、他の分割支保工ＤＳ２と接続される側の一方の端部には継手プレートＪＰ１が取り付けられ、他方の端部にはトンネルの路盤に載置されて分割支保工ＤＳ１を支持する支持プレートＳＰ１が取り付けられている。
【００３７】
一方、第一枝ブーム４１Ｂは油圧シリンダ機構（図示せず）を内部に装備しており、Ｚ４方向に伸縮自在である。また、第二枝ブーム４２Ｂは油圧シリンダ機構（図示せず）を内部に装備しており、Ｚ５方向に伸縮自在である。第一枝ブーム４１Ｂと第二枝ブーム４２Ｂが他の一組の枝ブーム４０Ｂを構成し、支保工Ｓを構成する湾曲状の分割支保工ＤＳ２の両端近傍を把持する。尚、分割支保工ＤＳ２のうち、他の分割支保工ＤＳ１と接続される側の一方の端部には継手プレートＪＰ２が取り付けられ、他方の端部にはトンネルの路盤に載置されて分割支保工ＤＳ２を支持する支持プレートＳＰ２が取り付けられている。尚、分割支保工ＤＳ１、ＤＳ２はいずれも、同寸法及び同仕様のＨ形鋼により形成される鋼製支保工である。
【００３８】
枝ブーム４０Ａ、４０Ｂのうち、支保工Ｓに対して後方側（ベースマシン１０側）に位置する枝ブーム４０Ａを構成する第一枝ブーム４１Ａと第二枝ブーム４２Ａのそれぞれの先端には、第一枝ブーム４１Ａと第二枝ブーム４２Ａの長手方向に直交して主ブーム３０の長手方向に平行に延設する第三枝ブーム５０Ａ，５０Ｂが取り付けられている。第三枝ブーム５０Ａ、５０Ｂはいずれも油圧シリンダ機構（図示せず）を内部に装備しており、それぞれＺ６方向とＺ７方向に伸縮自在である。
【００３９】
第三枝ブーム５０Ａ、５０Ｂの先端にはそれぞれ、第一把持機構９１Ａと第二把持機構９２Ａが装着されており、第一把持機構９１Ａと第二把持機構９２Ａが一方の分割支保工ＤＳ１の両端近傍を把持する。
【００４０】
一方、第一枝ブーム４１Ｂと第二枝ブーム４２Ｂの先端にはそれぞれ、第一把持機構９１Ｂと第二把持機構９２Ｂが装着されており、第一把持機構９１Ｂと第二把持機構９２Ｂが他の分割支保工ＤＳ２の両端近傍を把持する。
【００４１】
図２に示すように、コントローラ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）２１、ＲＡＭ（Random Access Memory）２２、ＲＯＭ（Read Only Memory）２３、ＨＤＤ（Hard Disc Drive）２４、及びＮＶＲＡＭ（Non-Volatile RAM）２５等を有し、それらがシステムバスにてデータ通信可能に接続されている。
【００４２】
ＲＯＭ２３には、各種のプログラムやプログラムによって利用されるデータ等が記憶されている。ＲＡＭ２２は、ＲＯＭ２３に記憶されているプログラムをロードするための記憶領域や、ロードされたプログラムのワーク領域として用いられる。ＣＰＵ２１は、ＲＡＭ２２にロードされたプログラムを処理することにより、各種の機能を実現する。例えば、記憶されているトンネルの曲率に応じて、二つの分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２を変形させる際の第一枝ブーム４１Ａ，４１Ｂと第二枝ブーム４２Ａ、４２Ｂの伸長量が制御される。ＨＤＤ２４には、プログラムやプログラムが利用する各種のデータ等が記憶される。ＮＶＲＡＭ２５には、各種の設定情報等が記憶される。
【００４３】
操作室にある不図示の操作レバー等を操作すると、コントローラ２０により、ベースマシン１０に装備されている各種機器（ハードウェア）の動作が制御される。すなわち、主ブーム３０を構成するスライドブーム３３をスライドさせる油圧シリンダ機構、第一枝ブーム４１Ａ，４１Ｂや第二枝ブーム４２Ａ，４２Ｂ、第三枝ブーム５０Ａ，５０Ｂをスライドさせる油圧シリンダ機構の動作を制御する。また、第一回動機構６０、第二回動機構７０、第三回動機構８０、及び以下で記載する第四回動機構９５の動作を制御する。
【００４４】
尚、支保工建て込み装置１００を構成する第一回動機構６０等の回動機構や、主ブーム３０を構成するスライドブーム３３等をスライドさせる油圧シリンダ機構は、いずれも油圧シリンダと油圧シリンダにより摺動するロッドにより構成される機構であるが、これ以外にも、モータとラックピニオンによる機構、モータとボールネジによる機構など、様々な形態の機構が適用できる。
【００４５】
［トンネル支保工建て込み方法の一例］
次に、図３乃至図１２を参照して、支保工建て込み装置１００を適用して、山岳トンネルにおいて切羽の近傍に鋼製支保工を建て込む方法の一例について説明するとともに、把持機構の構成の一例を合わせて説明する。ここで、図３乃至図９は順に、支保工建て込み方法の一例を示す工程図である。
【００４６】
図３に示すように、切羽から離れた坑口側において、枝ブーム４０Ａを構成する第一枝ブーム４１Ａの第一把持機構９１Ａと、第二枝ブーム４２Ａの第二把持機構９２Ａが一方の分割支保工ＤＳ１の両端近傍を把持し、枝ブーム４０Ｂを構成する第二枝ブーム４１Ｂの第一把持機構９１Ｂと、第二枝ブーム４２Ｂの第二把持機構９２Ｂが他方の分割支保工ＤＳ２の両端近傍を把持する。
【００４７】
そして、第三回動機構８０を構成する第三油圧シリンダ８１に第三ロッド８２をＺ８方向に引き込むことにより、スライドブーム３３に対して回動軸３７を介して屈曲ブーム３４をＹ６方向に９０度屈曲させる。この屈曲ブーム３４の屈曲により、枝ブーム４０Ａ、４０Ｂによりそれぞれ二箇所で把持されている湾曲状の分割支保工ＤＳ１、ＤＳ２を、トンネルＴ内における支保工建て込み装置１００の進行方向であるＸ１方向に沿う方向に揃える。
【００４８】
このように、分割支保工ＤＳ１、ＤＳ２を、支保工建て込み装置１００の進行方向に沿う方向に揃えた状態でベースマシン１０を切羽側に走行させることにより、分割支保工ＤＳ１、ＤＳ２がベースマシン１０の左右の側方に広がった状態で移動する際に、分割支保工ＤＳ１、ＤＳ２が既に設置されている支保工やトンネルＴ内にある各種機器、あるいは作業員と干渉する恐れが解消される。
【００４９】
次に、図４に示すように、ベースマシン１０をトンネルＴの断面の中央位置の切羽Ｋの近傍であって、スライドブーム３３を伸長させた際に各分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２が切羽Ｋに当接可能な位置まで近接させる。そして、第三油圧シリンダ８１から第三ロッド８２をＺ９方向に伸長させることにより、スライドブーム３３に対して回動軸３７を介して屈曲ブーム３４をＹ７方向に９０度屈曲させ、主ブーム３０を構成する外側ブーム３１と内側ブーム３２を直線状に揃える。この制御により、枝ブーム４０Ａ、４０Ｂにてそれぞれ二点で把持されている分割支保工ＤＳ１、ＤＳ２を切羽Ｋの正面に正対させる。
【００５０】
図４からも明らかなように、屈曲ブーム３４において、一方の分割支保工ＤＳ１を二点で把持する枝ブーム４０Ａは、他方の分割支保工ＤＳ２を二点で把持する枝ブーム４０Ｂよりも切羽Ｋから離れたベースマシン１０側に長さｔだけセットバックしている。このように、双方の枝ブーム４０Ａ、４０Ｂが長さｔだけ離間した状態で屈曲ブーム３４に取り付けられていることにより、図３に示すベースマシン１０の移動時や図４に示す支保工形成時において、双方の枝ブーム４０Ａ、４０Ｂの干渉を回避することができる。
【００５１】
図４に示す状態では、枝ブーム４０Ａ、４０Ｂは正規の建て込み位置よりも切羽Ｋから離れた位置にあり、さらに、分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２はトンネル断面に応じた正規の曲率を有した状態となっていない。そこで、次に、図５に示すように、外側ブーム３１から内側ブーム３２を切羽Ｋ側へＺ１０方向に伸長させ、正規の建て込み位置となる切羽Ｋの前方に分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２を載置する。
【００５２】
次に、図６に示すように、図５においては寝ていた状態の第二枝ブーム４２Ｂを回動軸４４を中心にＹ８方向に回動させ、屈曲ブーム３４の広幅部３４ａの上面において鉛直方向に起立させる。さらに、第一枝ブーム４１Ｂと第二枝ブーム４２ＢをそれぞれＺ１２方向とＺ１１方向に伸長させることにより、分割支保工ＤＳ２をトンネルＴの断面に応じた曲率となるように変形させる。
【００５３】
次に、図７に示すように、図６においては寝ていた状態の第二枝ブーム４２Ａを回動軸４３を中心にＹ９方向に回動させ、屈曲ブーム３４の広幅部３４ａの上面において鉛直方向から僅かに傾斜した方向に起立させる。すなわち、ここでは、分割支保工ＤＳ２の端部の継手プレートＪＰ２と、分割支保工ＤＳ１の端部の継手プレートＪＰ１との間に、例えば１０ｃｍ程度の僅かな隙間ｓが生じるようにして第二枝ブーム４２Ａを起立させる。さらに、第一枝ブーム４１Ａと第二枝ブーム４２ＡをそれぞれＺ１４方向とＺ１３方向に伸長させることにより、分割支保工ＤＳ１をトンネルＴの断面に応じた曲率となるように変形させる。
【００５４】
次に、図８に示すように、分割支保工ＤＳ２から長さｔ後方にセットバックした位置にある分割支保工ＤＳ１を二点で把持する第三枝ブーム５０Ａ，５０Ｂを、それぞれ切羽Ｋ側へＺ１６方向とＺ１５方向に長さｔ伸長させることにより、分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２を切羽Ｋの前面において同一断面内に位置決めすることができる。
【００５５】
ここで、第三枝ブーム５０Ａ，５０Ｂをいずれも長さｔ伸長させるに当たり、長さｔを各ブームの有するシリンダ機構のシリンダーエンドに設定しておいてもよいし、シリンダ内においてロッドが長さｔ伸長した位置にストッパが装備されていてもよい。
【００５６】
分割支保工ＤＳ２の端部の継手プレートＪＰ２と、分割支保工ＤＳ１の端部の継手プレートＪＰ１との間に、例えば１０ｃｍ程度の僅かな隙間ｓが生じるようにして第二枝ブーム４２Ａが起立していることにより、第三枝ブーム５０Ａ，５０Ｂが長さｔ伸長して図８に示す状態となる際に、継手プレートＪＰ２、ＪＰ１が相互に干渉することが解消される。
【００５７】
次に、図９に示すように、第二枝ブーム４２Ａを回動軸４３を中心にＹ１０方向に僅かに回動させ、屈曲ブーム３４の広幅部３４ａの上面において鉛直方向に起立させることにより、継手プレートＪＰ２、ＪＰ１が相互に当接される。
【００５８】
次に、図１０乃至図１２を参照して、継手プレートＪＰ２、ＪＰ１を相互に当接した後、双方の継手プレートＪＰ２、ＪＰ１をボルトナットにて自動接続することにより支保工Ｓを形成する方法について、把持機構の構成を含めて説明する。ここで、図１０は、一方の第一枝ブームの第一把持機構が分割支保工を把持する前の状態を示す図であり、図１１は、一方の第一枝ブームの第一把持機構が分割支保工を把持している状態を示す図である。さらに、図１２Ａは、双方の分割支保工の継手プレートが当接される前の状態を示す図であり、図１２Ｂは、双方の分割支保工の継手プレートが当接され、ボルトに対してナットが螺合されている状態を示す図である。
【００５９】
図１０に示すように、継手プレートＪＰ１を端部に備えた分割支保工ＤＳ１の端部近傍を把持する第二把持機構９２Ａは、二つの回動軸９４を中心に回動して分割支保工ＤＳ１を把持する把持姿勢と把持解除姿勢を形成する二つのチャック９３と、第四回動機構９５とを有し、第四回動機構９５は、第四油圧シリンダ９５Ａと、第四油圧シリンダ９５Ａにて摺動される第四ロッド９５とを有する。尚、図示を省略するが、他方の分割支保工ＤＳ２の端部近傍を把持する第二把持機構９２Ｂも同様の構成を有する。また、第一把持機構９１Ａ，９１Ｂの詳細な説明は省略するが、第一把持機構９１Ａ，９１Ｂはいずれも、分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２の端部近傍をスライド自在なローラ機構と、所望位置において当該端部近傍を固定するチャックとを備えている。
【００６０】
第二把持機構９２Ａは、継手プレートＪＰ１と面一となる当接プレート９７Ａを備えており、当接プレート９７Ａの前面には二つの係合突起９７Ｂが設けられている。
【００６１】
これに対して、第二把持機構９２Ｂは、図１２Ａ及び図１２Ｂに示すように、継手プレートＪＰ２と面一となる当接プレート９８Ａを備えており、当接プレート９８Ａの前面のうち、二つの係合突起９７Ｂに対応する位置に二つの係合凹部９８Ｂが設けられている。
【００６２】
図１０に戻り、二つのチャック９３の先端にはいずれも、自動レンチ９６が取り付けられており、それぞれの自動レンチ９６の先端にはナットＮが固定されている。例えば、自動レンチ９６の回転部に対して、ナットＮを磁石等により固定することができる。
【００６３】
図１１に示すように、二つのチャック９３を回動軸９４を中心にＹ１１方向に回動させることにより、双方のチャック９３に取り付けられている自動レンチ９６によって分割支保工ＤＳ１のウエブが挟持される。そして、継手プレートＪＰ１には二つのボルト孔ＢＨが開設されており、二つの自動レンチ９６が分割支保工ＤＳ１のウエブを挟持した状態において、各自動レンチ９６に固定されている二つのナットＮが二つのボルト孔ＢＨに位置合わせされるようになっている。
【００６４】
図１２Ａに示すように、第二枝ブーム４２Ｂの第二把持機構９２Ｂに把持されて既に位置決めされている分割支保工ＤＳ２の継手プレートＪＰ２にも、二つのボルト孔ＢＨが開設されており、各ボルト孔ＢＨにはボルトＢが挿通され、溶接等により固定されている。
【００６５】
図１２Ａに示すように、第二枝ブーム４２ＡをＹ１０方向に回動させることにより、二つの係合凹部９８Ｂに対してそれぞれ対応する係合突起９７Ｂが案内され、図１２Ｂに示すように双方が係合することにより、継手プレートＪＰ１，ＪＰ２が相互に当接される。そして、このように継手プレートＪＰ１，ＪＰ２が相互に当接される過程で、継手プレートＪＰ２に固定されている二つのボルトＢは継手プレートＪＰ１に開設されている対応するボルト孔ＢＨに挿通される。
【００６６】
二つの自動レンチ９６はいずれも、ナットＮを回転させる回転部を他方の継手プレート側に伸長できる伸長機構を備えている（図示せず）。各ボルト孔ＢＨにボルトＢが挿通された後、二つの自動レンチ９６の伸長機構によりナットＮが固定された回転部がボルトＢ側に移動される。回転部の移動によりボルトＢに対してナットＮがセットされた後、自動レンチ９６が自動制御回転されることによってナットＮが締め付けられる。このナットＮの自動締付けにより、相互に当接した継手プレートＪＰ１，ＪＰ２がボルトナットにより接合されて、支保工Ｓが形成される。
【００６７】
支保工Ｓが形成された後、第一把持機構９１Ａ，９１Ｂによる分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２の脚部の把持を解除し、コンクリート吹付け用マニピュレータにて支保工Ｓの左右の脚部に吹付けコンクリートを施工して孔壁に固定する。支保工Ｓの脚部が孔壁に固定された後、トンネルの天端における第二把持機構９２Ａ，９２Ｂの把持を解除し、各ブームを縮めることにより、支保工Ｓの建て込みが完了する。
【００６８】
図示する支保工建て込み装置１００を用いた支保工建て込み方法によれば、ベースマシン１０に対して回動自在に取り付けられている一本の主ブーム３０に対して、二本で一組の計四本の枝ブーム４１Ａ，４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂが伸長自在に取り付けられ、各組の枝ブーム４２Ａ，４２Ｂはさらに主ブーム３０に対して回動自在に取り付けられていることにより、二本で一組の枝ブーム４０Ａ，４０Ｂにて分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２を安定的に把持することができる。さらに、一本の共通の主ブーム３０から延びる二組の枝ブーム４０Ａ，４０Ｂを動作させることにより、二本の分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２を連続させて支保工Ｓを形成することができるため、支保工Ｓの形成に際して各ブーム４０Ａ，４０Ｂの制御困難性がなく、効率的に支保工Ｓを建て込むことができる。さらに、分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２の建て込みから最後のボルト締結に至る全工程において、切羽Ｋの近傍に作業員が立ち入る必要がなく、このように作業員が立ち入る際の施工危険性が解消され、安全な支保工建て込み施工が実現されるとともに、効率的な支保工Ｓの建て込みによる作業時間の短縮化を図ることができる。
【００６９】
尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、また、本発明はここで示した構成に何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【００７０】
１０：ベースマシン
２０：コントローラ
３０：主ブーム
３１：外側ブーム
３２：内側ブーム
３３：スライドブーム
３４：屈曲ブーム
３５，３６，３７：回動軸
４０Ａ，４０Ｂ：枝ブーム
４１Ａ，４１Ｂ：第一枝ブーム（枝ブーム）
４２Ａ、４２Ｂ：第二枝ブーム（枝ブーム）
４３，４４：回動軸
５０Ａ，５０Ｂ：第三枝ブーム
６０：第一回動機構
６１：第一アクチュエータ（第一油圧シリンダ）
６２：第一ロッド
７０：第二回動機構
７１：第二アクチュエータ（第二油圧シリンダ）
７２：第二ロッド
８０：第三回動機構
８１：第三アクチュエータ（第三油圧シリンダ）
８２：第三ロッド
９１Ａ，９１Ｂ：第一把持機構
９２Ａ，９２Ｂ：第二把持機構
９３：チャック
９４：回動軸
９５：第四回動機構
９５Ａ：第四アクチュエータ（第四油圧シリンダ）
９５Ｂ：第四ロッド
９６：自動レンチ
９７Ａ、９８Ａ：当接プレート
９７Ｂ：係合突起
９８Ｂ：係合凹部
１００：トンネル支保工建て込み装置（支保工建て込み装置）
Ｔ：トンネル
Ｋ：切羽
Ｓ：支保工
ＤＳ１、ＤＳ２：分割支保工
ＪＰ１，ＪＰ２：継手プレート
ＳＰ１，ＳＰ２：支持プレート
ＢＨ：ボルト孔
Ｎ：ナット
Ｂ：ボルト
【要約】
【課題】分割支保工を安定的に把持しながら、効率的に支保工を建て込むことのできるトンネル支保工建て込み装置を提供する。
【解決手段】自走式のベースマシン１０と、ベースマシン１０に対して回動自在に取り付けられ、かつ伸長自在で途中位置において屈曲自在な一本の主ブーム３０と、主ブーム３０に対して取り付けられている伸長自在な四本の枝ブーム４１Ａ，４１Ｂ、４２Ａ、４２Ｂであって、枝ブームは二本で一組となり、各組の枝ブーム４０Ａ，４０Ｂは支保工Ｓを構成する二つの分割支保工ＤＳ１，ＤＳ２の二つの端部近傍を把持し、各組の一方の枝ブーム４２Ａ、４２Ｂは主ブーム３０に対して回動自在に取り付けられているトンネル支保工建て込み装置１００である。
【選択図】図１【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】
0006804606.tif 000009
【図９】
0006804606.tif 000010
【図１０】
0006804606.tif 000011
【図１１】
0006804606.tif 000012
【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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