(57)【要約】【課題】重いセグメントを組み立てる場合であっても重心バランスを良好に保つことのできるシールド掘進機のセグメント組立用エレクタを提供する。【解決手段】シールド本体２に回転自在に設けられた回転フレーム３に、セグメント４を把持する一つの吊りビーム５と、吊りビーム５と対向する位置にカウンタウェイト６とを設置したシールド掘進機のセグメント組立用エレクタ１において、回転フレーム３に、カウンタウェイト６を半径方向に移動自在に設けたものである。【選択図】図３
2007100314.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド本体に回転自在に設けられた回転フレームに、セグメントを把持する一つの吊りビームと、吊りビームと対向する位置にカウンタウェイトとを設置したシールド掘進機のセグメント組立用エレクタにおいて、上記回転フレームに、上記カウンタウェイトを半径方向に移動自在に設けたことを特徴とするシールド掘進機のセグメント組立用エレクタ。
【請求項２】
上記カウンタウェイトを半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段と、上記吊りビームの半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段と、該吊りビーム移動検出手段から得られる検出値に応じて上記カウンタウェイト移動手段を制御する制御手段とを備えた請求項１記載のシールド掘進機のセグメント組立用エレクタ。
【請求項３】
上記カウンタウェイトを半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段と、上記吊りビームの半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段と、セグメントの把持状態を検出するセグメント把持検出手段と、上記吊りビーム移動検出手段から得られる検出値及び予め入力されているセグメントの荷重に応じて上記カウンタウェイト移動手段を制御する制御手段とを備えた請求項１記載のシールド掘進機のセグメント組立用エレクタ。
【請求項４】
上記カウンタウェイトを半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段と、上記吊りビームの半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段と、上記吊りビームに把持されるセグメントの荷重量を検出する荷重検出手段と、上記吊りビーム移動検出手段及び荷重検出手段から得られる検出値に応じて上記カウンタウェイト移動手段を制御する制御手段とを備えた請求項１記載のシールド掘進機のセグメント組立用エレクタ。
【請求項５】
上記カウンタウェイトを半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段と、上記回転フレームを回転駆動させるときの駆動負荷を検出する回転駆動負荷検出手段と、該回転駆動負荷検出手段から得られる検出値に応じて上記カウンタウェイト移動手段を制御する制御手段とを備えた請求項１記載のシールド掘進機のセグメント組立用エレクタ。
【請求項６】
上記カウンタウェイトを半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段と、上記吊りビームの半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段と、上記回転フレームを回転駆動させるときの駆動負荷を検出する回転駆動負荷検出手段と、上記吊りビーム移動検出手段及び回転駆動負荷検出手段から得られる検出値に応じて上記カウンタウェイト移動手段を制御する制御手段とを備えた請求項１記載のシールド掘進機のセグメント組立用エレクタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機のセグメント組立用エレクタに係り、特にアクチュエータの小型化を図れるセグメント組立用エレクタに関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機のセグメント組立用エレクタは、シールド掘進機の中心軸回りに回転するリング状の回転フレームと、回転フレームにアーム及び伸縮ガイドロッドを介して半径方向に移動可能に設けられた吊りビームと、吊りビームにガイドロッドを介してシールド掘進機の前後方向に移動可能に設けられ、セグメントを把持する摺動フレームとを備えて構成されている。ここで、エレクタの内部に回転フレームの中心を原点として吊りビームの伸び方向をＸ軸、回転フレームの回転軸をＺ軸とする右手系の直交座標を設定すると、回転フレームの重心位置はＸＹほぼ原点付近に存在するが、吊りビーム等の主要部品は、Ｘ軸のプラス側に多く存在するため、エレクタの重心位置は、Ｘ軸のプラス側に存在することとなる。ここで、セグメントを組み立てるために吊りビームでセグメントを把持し、吊りビームを径方向外方のセグメント組立位置まで移動させた場合、重心はＸ軸のさらにプラス側に移動することとなり、回転フレームを回転させるための駆動モーメントが増大する。
【０００３】
ところで、回転フレームを回転させるための駆動モーメントが最少となる状態は、無負荷で吊りビーム位置がＸ軸の最小値となる場合に、重心がＸ軸のマイナス側に存在し、吊りビーム位置がセグメント組立位置にあり、セグメントを把持した場合に、重心がＸ軸のプラス側に存在し、かつ、上記重心の振れ幅がプラス側とマイナス側とで等しい場合である。この状態に近づけるために、通常は回転フレーム上の吊りビームと対向する位置に、カウンタウェイトを設置している。
【０００４】
【特許文献１】実開平５−５７０９５号公報
【特許文献２】特開平１１−１０７６９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、シールド工法の大深度化に伴い、セグメントの厚みが増大する傾向があると共に、施工効率を向上させるためにセグメントの幅、分割角度が増加する傾向があり、セグメントの１ピース当たりの体積が増加し、セグメントの重量が増大している。その結果、セグメント組立時のエレクタの重心位置はＸ軸のプラス側に極端に移動することが想定される。この場合、カウンタウェイトの所要重量が大きくなると共にカウンタウェイトが大型化し、回転フレーム上に設置することが困難となることが想定されるという課題があった。
【０００６】
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、重いセグメントを組み立てる場合であっても重心バランスを良好に保つことのできるシールド掘進機のセグメント組立用エレクタを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために本発明は、シールド本体に回転自在に設けられた回転フレームに、セグメントを把持する一つの吊りビームと、吊りビームと対向する位置にカウンタウェイトとを設置したシールド掘進機のセグメント組立用エレクタにおいて、上記回転フレームに、上記カウンタウェイトを半径方向に移動自在に設けたものである。
【０００８】
上記カウンタウェイトを半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段と、上記吊りビームの半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段と、該吊りビーム移動検出手段から得られる検出値に応じて上記カウンタウェイト移動手段を制御する制御手段とを備えてセグメント組立用エレクタを構成してもよい。
【０００９】
また、上記カウンタウェイトを半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段と、上記吊りビームの半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段と、セグメントの把持状態を検出するセグメント把持検出手段と、上記吊りビーム移動検出手段から得られる検出値及び予め入力されているセグメントの荷重に応じて上記カウンタウェイト移動手段を制御する制御手段とを備えてセグメント組立用エレクタを構成してもよい。
【００１０】
さらに、上記カウンタウェイトを半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段と、上記吊りビームの半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段と、上記吊りビームに把持されるセグメントの荷重量を検出する荷重検出手段と、上記吊りビーム移動検出手段及び荷重検出手段から得られる検出値に応じて上記カウンタウェイト移動手段を制御する制御手段とを備えてセグメント組立用エレクタを構成してもよい。
【００１１】
上記カウンタウェイトを半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段と、上記回転フレームを回転駆動させるときの駆動負荷を検出する回転駆動負荷検出手段と、該回転駆動負荷検出手段から得られる検出値に応じて上記カウンタウェイト移動手段を制御する制御手段とを備えてセグメント組立用エレクタを構成してもよい。
【００１２】
また、上記カウンタウェイトを半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段と、上記吊りビームの半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段と、上記回転フレームを回転駆動させるときの駆動負荷を検出する回転駆動負荷検出手段と、上記吊りビーム移動検出手段及び回転駆動負荷検出手段から得られる検出値に応じて上記カウンタウェイト移動手段を制御する制御手段とを備えてセグメント組立用エレクタを構成してもよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、重いセグメントを組み立てる場合であっても重心バランスを良好に保つことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
本発明の好適実施の形態を添付図面を用いて説明する。
【００１５】
図１及び図２に示すように、セグメント組立用エレクタ１は、シールド本体２に回転自在に設けられた回転フレーム３と、回転フレーム３に設けられセグメント４を把持する一つの吊りビーム５と、回転フレーム３に、吊りビーム５と対向する位置に半径方向（Ｘ軸方向）に移動自在に設けられたカウンタウェイト６とからなる。
【００１６】
回転フレーム３は、リング状に形成されており、外周面を複数のガイドローラ７で支持されることで回転自在となっている。図２に示すように、ガイドローラ７は、シールド本体２のリブ８に回転フレーム３の回転中心軸と平行な軸回り回転自在に設けられており、軸方向の両端に回転フレーム３の前後両面に係合される鍔部９を有する。また、回転フレーム３の前面には、取付リング１０を介して内歯歯車１１が設けられている。内歯歯車１１は、シールド本体２に設けられたアクチュエータ１２に噛合されており、アクチュエータ１２から駆動力を受けることで回転フレーム３を回転させるようになっている。アクチュエータ１２は具体的には、油圧モータからなる。アクチュエータ１２は、後述する油圧供給装置１３に油圧配管１４を介して接続されており、油圧供給装置１３から油圧を受けて駆動するようになっている。
【００１７】
図１及び図２に示すように、吊りビーム５は、回転フレーム３の第１支持アーム１５に第１ガイドロッド１６を介して半径方向に移動自在に設けられている。第１支持アーム１５は、回転フレーム３に坑口側（掘進方向後方）に延びて形成されており、先端部で第１ガイドロッド１６をスライド自在に支持するようになっている。第１ガイドロッド１６の一端には、吊りビーム５が設けられており、第１ガイドロッド１６が第１支持アーム１５に対してスライドすることで吊りビーム５が半径方向に移動するように構成されている。また、吊りビーム５と回転フレーム３の第１支持アーム１５とは第１油圧シリンダ１７を介して連結されている。第１油圧シリンダ１７は、油圧供給装置１３に油圧配管１８を介して接続されており、油圧供給装置１３から油圧を受けて駆動するようになっている。
【００１８】
カウンタウェイト６は、エレクタ１の重心バランスを調整するためのものであり、回転フレーム３の第２支持アーム１９に第２ガイドロッド２０を介して半径方向に移動自在に設けられている。第２支持アーム１９は、回転フレーム３に坑口側に延びて形成されており、先端部で第２ガイドロッド２０をスライド自在に支持するようになっている。第２ガイドロッド２０の一端側には、カウンタウェイト６が設けられており、第２ガイドロッド２０が第２支持アーム１９に対してスライドすることでカウンタウェイト６が半径方向に移動するように構成されている。また、カウンタウェイト６と回転フレーム３の第２支持アーム１９とは第２油圧シリンダ２１を介して連結されている。第２油圧シリンダ２１は、カウンタウェイト６を回転フレーム３より半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段である。第２油圧シリンダ２１は、油圧供給装置１３に油圧配管２２を介して接続されており、油圧供給装置１３から油圧を受けて駆動するようになっている。
【００１９】
油圧供給装置１３は、図示しない操作盤から電気信号を受けて作動するように形成されている。具体的には、油圧供給装置１３は、吊りビーム５の半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段２５と、吊りビーム５に把持されるセグメント４の荷重量を検出する荷重検出手段２６と、吊りビーム移動検出手段２５及び荷重検出手段２６から得られる検出値に応じてカウンタウェイト移動手段たる第２油圧シリンダ２１を制御する指令値を出力する制御装置（制御手段）２３とを有する。吊りビーム移動検出手段２５は、第１油圧シリンダ１７への油圧供給量から吊りビーム５の移動量を検出する流量センサからなる。荷重検出手段２６は、吊りビーム５に設けられ吊りビーム５で把持したセグメント４の重量を計測する重量センサからなる。制御装置２３は、吊りビーム移動検出手段２５で検出した吊りビーム５の移動量と、荷重検出手段２６で検出したセグメント４の荷重量とに応じて重心位置を適切にするようにカウンタウェイト６の半径方向移動量を演算し、油圧供給装置１３に演算結果を指令値として出力する。
【００２０】
なお、荷重検出手段２６は、キーボード等の荷重入力手段（図示せず）及びセグメント４を把持しているか否かを検出するための近接センサーやリミットスイッチなどからなるセグメント把持検出手段（図示せず）に替えてもよい。この場合、荷重入力手段を用いてセグメント４の荷重量を制御装置２３に入力するとよい。制御装置２３は、荷重入力手段から入力された荷重量を記憶する記憶部（図示せず）を有し、吊りビーム移動検出手段２５から得られる検出値及び記憶部に予め入力されているセグメント４の荷重に応じてカウンタウェイト移動手段２１を制御するものとするとよい。
【００２１】
また、荷重検出手段２６を省略してセグメント４の荷重量を検出しないものとしてもよい。この場合、制御装置２３は、吊りビーム移動検出手段２５から得られる検出値に応じてカウンタウェイト移動手段２１を制御するものとするとよい。
【００２２】
次に本実施の形態の作用を述べる。
【００２３】
図３（ａ）に示すように、所定のセグメント把持位置にセグメント４を載置したら、図３（ｂ）に示すように、吊りビーム５を径方向外方に移動させてセグメント４に近接させる。このとき、図２に示す制御装置２３は、吊りビーム移動検出手段２５で検出した吊りビーム５の移動量に応じてカウンタウェイト６を径方向外方に移動させる。これにより、吊りビーム５の移動に伴う重心の移動を抑え、又は防ぐことができる。
【００２４】
この後、吊りビーム５でセグメント４を把持すると共に吊りビーム５を径方向内方に戻し、図２に示すアクチュエータ１２を駆動させて回転フレーム３を回転させる。具体的には、吊りビーム５でセグメント４を把持するとき、荷重検出手段２６でセグメント４の荷重を検出し、検出した荷重量に応じてカウンタウェイト６を径方向外方に移動させる。これにより、セグメント４の重量によって吊りビーム５側に移動した重心をカウンタウェイト６側に戻すことができ、重心バランスを良好に保つことができる。回転フレーム３が所定角度回転されたら吊りビーム５を径方向外方に移動させてセグメント４を所定の組付位置に移動させながらカウンタウェイト６をさらに径方向外方に移動させ、重心バランスを取りつつセグメント４を組み付ける。
【００２５】
この後、セグメント４の把持を解除し、吊りビーム５を径方向内側に移動させると共に、重心バランスを取るようにカウンタウェイト６を径方向内側に戻し、かかるのち、回転フレーム３を回転させて吊りビーム５をセグメント把持位置に合わせて次のセグメント（図示せず）に備える。
【００２６】
このように、回転フレーム３に、カウンタウェイト６を半径方向に移動自在に設けると共に、カウンタウェイト６を吊りビーム５の半径方向への移動及びセグメント４の荷重の変化に応じて移動させるようにセグメント組立用エレクタ１を構成したため、重いセグメント４を組み立てる場合であってもカウンタウェイト６を径方向外方に移動させることで重心バランスを良好に保つことができる。
【００２７】
また、カウンタウェイト６を回転フレーム３より半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段（第２油圧シリンダ２１）と、吊りビーム５の半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段２５と、吊りビーム５に把持されるセグメント４の荷重量を検出する荷重検出手段２６と、吊りビーム移動検出手段２５及び荷重検出手段２６から得られる検出値に応じてカウンタウェイト移動手段を制御する制御装置２３とを備えてセグメント組立用エレクタ１を構成したため、簡易な構造で容易に重心バランスを良好に保つことができる。
【００２８】
なお、吊りビーム移動検出手段２５は、流量センサからなるものとしたがこれに限るものではない、吊りビーム５の位置を直接検出するストロークセンサであってもよく他のタイプのセンサであってもよい。
【００２９】
また、荷重検出手段２６は、吊りビーム５で把持したセグメント４の重量を計測する重量センサからなるものとしたが、第１油圧シリンダ１７の油圧負荷からセグメント４の荷重量を検出する油圧センサであってもよい。
【００３０】
またさらに、セグメント組立用エレクタ１は、吊りビームに把持されるセグメント４の荷重量を検出する荷重検出手段２６を備えるものとしたが、これに替えて、図４に示すように、回転フレーム３を回転駆動させるときのアクチュエータ１２の駆動負荷を検出する回転駆動負荷検出手段２４を有するものとしてもよい。この場合、制御装置２３は、アクチュエータ１２に油圧を供給して回転フレーム３を回転させるとき、回転駆動負荷検出手段２４で検出される負荷を下げるようにカウンタウェイト６を半径方向に移動させる駆動負荷バランス機能を備えるとよい。回転駆動負荷検出手段２４は、アクチュエータ１２に供給する油圧を計測する油圧センサからなるとよい。
【００３１】
具体的には、アクチュエータ１２を駆動するとき、アクチュエータ１２に供給する油圧を回転駆動負荷検出手段２４で計測し、油圧負荷が所定値以上であるとき、カウンタウェイト６を径方向外方に移動させるように第２油圧シリンダ２１に油圧を供給する。これにより、セグメント４の重量によって吊りビーム５側に移動した重心をカウンタウェイト６側に戻すことができ、重心バランスを良好に保つことができる。
【００３２】
このように、カウンタウェイト６を回転フレーム３より半径方向に往復移動させるカウンタウェイト移動手段（第２油圧シリンダ２１）と、吊りビーム５の半径方向への移動量を検出する吊りビーム移動検出手段２５と、回転フレーム３を回転駆動させるときの駆動負荷を検出する回転駆動負荷検出手段２４と、吊りビーム移動検出手段２５及び回転駆動負荷検出手段２４から得られる検出値に応じてカウンタウェイト移動手段２１を制御する制御装置（制御手段）２７とを備えてセグメント組立用エレクタを構成しても、簡易な構造で容易に重心バランスを良好に保つことができる。
【００３３】
また、セグメント組立用エレクタが回転駆動負荷検出手段２４を有する場合、吊りビーム移動検出手段２５を省略してもよい。この場合、制御装置２７は、回転駆動負荷検出手段２４から得られる検出値に応じてカウンタウェイト移動手段２１を制御するものとするとよい。
【００３４】
アクチュエータ１２は油圧モータからなるものとしたが、電動モータからなるものとしてもよく他の駆動装置からなるものとしてもよい。この場合、回転駆動負荷検出手段２４は、駆動装置の負荷を検出するロードセンサ等で構成するとよい。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の好適実施の形態を示すシールド掘進機のセグメント組立用エレクタの背面図である。
【図２】セグメント組立用エレクタの側面図である。
【図３】（ａ）は把持位置に置かれたセグメントと、セグメント組立用エレクタとの関係を示す概略背面図であり、（ｂ）はセグメントを把持したセグメント組立用エレクタの概略背面図であり、（ｃ）はセグメントを組立位置の近傍まで回転させたセグメント組立用エレクタの概略背面図である。
【図４】他の実施の形態を示すグメント組立用エレクタの側面図である。
【符号の説明】
【００３６】
１  セグメント組立用エレクタ
２  シールド本体
３  回転フレーム
４  セグメント
５  吊りビーム
６  カウンタウェイト
【図１】
2007100314.tif 000003
【図２】
2007100314.tif 000004
【図３】
2007100314.tif 000005
【図４】
2007100314.tif 000006