(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネル内の後方から前方にセグメントを搬送するためのセグメント搬送装置であって、セグメントが載置されるローラコンベヤを前後方向に複数設け、これら各ローラコンベヤ毎に、その載置されたセグメントを前方に押し出すための押出し装置を設け、
上記押出し装置が、コンベヤ長手方向に延出されたプッシャロッドと、該プッシャロッドを前後に往復動させるジャッキと、上記プッシャロッドに設けられ、前方へは倒れるが後方へは倒れずにセグメントを後方から押す可倒フックとからなり、
前後に隣接する上記ローラコンベヤのうち、一方のローラコンベヤに設けられた押出し装置がコンベヤ幅方向中央に配置されると共に、他方のローラコンベヤに設けられた押出し装置がコンベヤ幅方向両外側に配置され、且つ、これら一方のローラコンベヤに設けられた押出し装置と他方のローラコンベヤに設けられた押出し装置とがコンベヤ長手方向に互いにオーバーラップされることを特徴とするセグメント搬送装置。
【請求項２】
上記可倒フックが、上記プッシャロッドの長手方向に所定間隔を隔てて複数設けられる請求項１記載のセグメント搬送装置。
【請求項３】
トンネル内の上部に設けられた請求項１又は２記載のセグメント搬送装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機に適用されるセグメント搬送装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般にシールド工法においてはシールド掘進機によって掘削された孔の内面にセグメントを組み付け、トンネルを構築するようになっている。この際、セグメント組立ロボットに後方からセグメントを順次供給する必要があり、これをコンベヤ等を用いて行っている。
【０００３】
一方、トンネル径が比較的小径の場合、ロボットの下部にセグメントを供給できるほどのスペースがなく、下部供給が行えない。そこで発明者らは、特願平6-228095号において上部供給を行う装置構成を提案した。
【０００４】
これにおいては、ロボットの後方上部にローラコンベヤを備えたセグメント搬送装置を設けると共に、この搬送装置の後方にセグメント反転積込装置なるものを設け、この反転積込装置によって下部供給されたセグメントを保持し、上昇させ、この後上方に 180°反転し、後方から押し出して搬送装置に積み込むようになっている。後は搬送装置によりセグメントを前方に送り出す。搬送装置は、最前部に位置してロボットにセグメントを受け渡すフィーダと、このフィーダに向けてセグメントを搬送するローラコンベヤとを備える。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、先願のセグメント搬送装置では、ローラコンベヤに複数のセグメントを載置させ、これらセグメントを押出し装置で同時に１枚分（１ピッチ）ずつ前方に押し出すようになっている。押出し装置としては、コンベヤ全長に亘る環状のチェーンと、チェーンの上部側に列設された可倒フック（傾転ドッグ）とからなる。チェーンは１ピッチ分の往復動作のみ許容され、前進時には可倒フックでセグメントを引っ掛けて押出し、後退時には可倒フックを転倒させてセグメントの下をくぐらせ、元の位置に復帰させるようになっている。
【０００６】
しかし、先願ではコンベヤ上の全数のセグメントを同時に移動させることしかできないため、不便である。例えば、夜間工事等でセグメントの組付けは続行されるがコンベヤへの積込みは中止される場合がある。このとき、セグメントの組付けと前送りとを繰り返していくうちに、コンベヤ上の後方に空きができてしまう。コンベヤへの積込みが再開されても、空きは即座に埋めることができず、最前のセグメントが無くなった時点で早急に積込みと前送りとを繰り返さなければならない。しかし、セグメントが最前に達するにはある程度の時間を要するので、その前にロボットがセグメントを必要とした場合これを供給できず、タイムロスが生じる。
【０００７】
また、先願では、トンネルの屈曲施工に対応できるよう、コンベヤが前後に分割され、水平方向に屈曲可能となっている。しかし、チェーンはこれらコンベヤに共通であるため、屈曲角度は大きく取れない。
【０００８】
さらに、チェーンだと一定の上下幅を占有するためスペース上不利である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、トンネル内の後方から前方にセグメントを搬送するためのセグメント搬送装置であって、セグメントが載置されるローラコンベヤを前後方向に複数設け、これら各ローラコンベヤ毎に、その載置されたセグメントを前方に押し出すための押出し装置を設け、上記押出し装置が、コンベヤ長手方向に延出されたプッシャロッドと、該プッシャロッドを前後に往復動させるジャッキと、上記プッシャロッドに設けられ、前方へは倒れるが後方へは倒れずにセグメントを後方から押す可倒フックとからなり、前後に隣接する上記ローラコンベヤのうち、一方のローラコンベヤに設けられた押出し装置がコンベヤ幅方向中央に配置されると共に、他方のローラコンベヤに設けられた押出し装置がコンベヤ幅方向両外側に配置され、且つ、これら一方のローラコンベヤに設けられた押出し装置と他方のローラコンベヤに設けられた押出し装置とがコンベヤ長手方向に互いにオーバーラップされるものである。
【００１０】
これによれば、ローラコンベヤ毎に押出し装置を設けたので、後方のローラコンベヤが空きとなった時点でこのコンベヤのみに積込み、前送り可能となる。これによってセグメントの前詰めが可能となり、タイムロスを防止できる。
【００１１】
ここで、上記可倒フックが、上記プッシャロッドの長手方向に所定間隔を隔てて複数設けられるのが好ましい。
【００１３】
また、このセグメント搬送装置はトンネル内の上部に設けられるのが好ましい。
【００１４】
【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。
【００１５】
図７はかかるセグメント搬送装置が適用されるシールド掘進機全体を示す。図示するように、掘進機本体１が図の左方に向かって前進するようになっており、掘進機本体１によって掘削された孔の内面にセグメント２が組み付けられ、トンネル３が構築されるようになっている。ここではシールドフレーム４が中折れ式となっており、その後部フレーム５内に、セグメント２の組み付けを行うための組立ロボット６が配設されている。ただし後部フレーム５内の中心部には室内と排土管７を仕切る管部８が形成されているため、組立ロボット６はその管部８の周りを周回し、セグメント２を順次組み付けていくことになる。なお９はカッタ、１０は推進ジャッキ、１１は中折れジャッキである。トンネル３は直径５ｍ程度の小径である。推進ジャッキ１０、中折れジャッキ１１を含め、ここで用いるジャッキは全て油圧ジャッキである。
【００１６】
組立ロボット６の後方且つトンネル３内の上部に、セグメント２を後方から前方に搬送して組立ロボット６に供給するためのセグメント搬送装置１２が設けられる。このセグメント搬送装置１２は前方のフィーダ１３と後方のコンベヤ１４とから構成される。フィーダ１３は組立ロボット６からセグメント２の要求があったときにセグメント１個分の前送りを行い、最前のセグメント２を組立ロボット６に受け渡す。これによって空いたフィーダ１３の後方のスペースにコンベヤ１４がセグメント２を順次補充する。コンベヤ１４においても同様にセグメント１個分（１ピッチ）の前送りがなされる。これについては後述する。
【００１７】
コンベヤ１４の後方にはセグメント反転積込装置１５が設けられる。このセグメント反転積込装置１５は、トンネル３内の下部に設けられた別の搬送装置、即ち搬送台車１６によって供給されるセグメント２を保持し、上昇させ、この後上方に 180°反転し、後方から押し出してコンベヤ１４に積み込むものである。搬送台車１６は自走式で、複数の台車１７を連結して構成される。そして各台車１７にセグメント２を所定枚数積載し、図外後方の積載位置からセグメント反転積込装置１５のある積込位置まで走行移動する。なお図示例は台車１７への積載枚数が１枚であるが、通常は複数枚が段積みされる。セグメント反転積込装置１５には、反転後のセグメント２を後方から押し出すための押出しジャッキ２２が備えられる。
【００１８】
ここで図８にも示すように、トンネル３内の底部には枕木１８が設けられ、枕木１８上には２対のレール１９，２０が設けられる。枕木１８は幅方向両側のトンネル３内壁を突っ張るようにして設けられ、トンネル長手方向に沿って等間隔で配される。レール１９，２０はこれら枕木１８上に載置固定され、トンネル長手方向に沿って延出される。内側の一対のレール２０が搬送台車１６を走行させるためのものであり、外側の一対のレール１９は、セグメント反転積込装置１５の支持フレーム２１と、搬送装置１２の支持フレーム（図示せず）とを走行させるためのものである。これら支持フレームは前述の後部フレーム５に図示しない牽引ロッドを介して連結されており、掘進機本体１の前進に追従して前進するようになっている。この前進に伴って枕木１８及びレール１９，２０が順次追加される。
【００１９】
図８に示すように、セグメント反転積込装置１５の支持フレーム２１は正面から見て門形に形成される。なお搬送装置１２の支持フレームも同様である。そして支持フレーム２１の頂部には幅方向に延出する回転フレーム２３が設けられる。この回転フレーム２３の回転によりセグメント２は下方から上方へと反転される。回転フレーム２３は支持フレーム２１の頂部両側に設けられた軸受ボス部材２５に回転自在に両持ち支持される。また回転フレーム２３は、その両側からラック・ピニオン機構４５を介して反転ジャッキ３８で回転駆動される。このように両側から駆動することで駆動部にかかる負担を軽減し、各部品を小さくできる。
【００２０】
回転フレーム２３の幅方向中心位置にはセグメント２と係合するための係合部材２８が配設される。係合部材２８は一対のロープ（図示せず）で吊下げ支持され、昇降可能である。即ち、係合部材２８をセグメント２に係合させた状態でロープを上昇させるとセグメント２が上昇する。係合部材２８はその上部と下部とが縦軸回りに相対回転可能となっている。よってセグメント２はその上昇中に水平方向に向きを変えられる。なお係合部材２８にはセグメント２を前後から把持するための把持機構（図示せず）も設けられる。
【００２１】
図７、図８に示すように、セグメント２はトンネル断面形状に合わせて湾曲された長方形状とされ、その長辺方向がトンネル周方向に沿って湾曲され、短辺方向がトンネル長手方向に沿う直線状とされる。
【００２２】
搬送台車１６上では図７の如くセグメント２がその長手方向をトンネル長手方向に向けていわゆる下方に凸の状態で載置される。この状態でセグメント２が回転フレーム２３の下方に供給されると、係合部材２８が下降されてセグメント２を係合ないし保持するようになる。この後係合部材２８及びセグメント２が上昇され、この上昇過程でセグメント２が作業員の手によって水平方向に90°回転される。これによってセグメント２は幅方向に長い姿勢となる。上昇が終了するとセグメント２は回転フレーム２３に密着状態となる。
【００２３】
次に、二つの反転ジャッキ３８が同時にストロークされ、これにより回転フレーム２３が回転され、セグメント２が後方から反転上昇される。この後は、回転フレーム２３とセグメント２の係合保持が解除され、押出しジャッキ２２が伸長されてセグメント２が前方に押し出され、セグメント２がコンベヤ１４に積込まれる。
【００２４】
ここで、セグメント２の反転後は、セグメント２がトンネル上壁部に沿ったいわゆる上方に凸の姿勢となる。この姿勢を保ったまま、搬送装置１２でセグメント２の搬送を行うので、上方のスペースを無駄なく生かせ、小スペースでセグメント２の供給が行える。
【００２５】
図１はセグメント搬送装置１２のうちのコンベヤ１４の全体を示す。コンベヤ１４は、前後方向（左側が前）に２分割されてセグメント２を３枚ずつ載置させるローラコンベヤ５１と、これら各ローラコンベヤ５１毎に設けられ、載置されたセグメント２を前方に押し出すための押出し装置５２とを備えて主に構成される。押出し装置５２は、前方のローラコンベヤ５１（５１ａ）ではコンベヤ幅方向中央に、後方のローラコンベヤ５１（５１ｂ）ではコンベヤ幅方向両外側にそれぞれ配置される。なおローラコンベヤの分割線をＡで示す。
【００２６】
ローラコンベヤ５１は、前述の支持フレーム（図示せず）上に固定されたコンベヤフレーム５３と、コンベヤフレーム５３の両側部にてコンベヤ長手方向に列設された複数の側部アイドルローラ５４とを備える。また、コンベヤフレーム５３の幅方向中央部にも両側に離間された一対の中央アイドルローラ５５が長手方向に列設される。これらアイドルローラ５４，５５は各ローラコンベヤ５１において幅方向の同位置に設けられる。
【００２７】
図２は後方のローラコンベヤ５１（５１ｂ）の構成を示す断面図である。図示するように、コンベヤフレーム５３は、幅方向両側にてコンベヤ長手方向（紙面厚さ方向）に延出する一対のサイドフレーム５６と、これらサイドフレーム５６を等間隔で掛け渡す複数のクロスフレーム５７とから全体ではしご形に形成される。側部アイドルローラ５４は、両サイドフレーム５６上に設けられた側部支持ブラケット５８にピン５９を介して回転自在に取り付けられる。一方、クロスフレーム５７上にサブフレーム６０が取り付けられ、サブフレーム６０からは左右一対のポストメンバ６１が起立される。ポストメンバ６１の上面に中央支持ブラケット６２が固定され（右側は略示する）、これにピン６３を介して中央アイドルローラ５５が回転自在に取り付けられる。側部アイドルローラ５４と中央アイドルローラ５５は、セグメント２の載置面を形成し、セグメント２の下面形状に倣う左右対称の断面略円錘状に形成される。側部支持ブラケット５８、サブフレーム６０、ポストメンバ６１及び中央支持ブラケット６２はコンベヤ全長に亘って延出されている。
【００２８】
押出し装置５２は以下のように構成される。サブフレーム６０上の両外側に、各一対ずつの挟持部材６４が固設され、これら挟持部材６４に挟まれてそれぞれプッシャロッド６５が設けられる。プッシャロッド６５はコンベヤ長手方向に延出され、挟持部材６４に案内されて前後移動可能である。プッシャロッド６５は図４、図５に示すように、左右一対のサイドプレート６６とこれらサイドプレート６６を所定間隔で掛け渡す複数且つ長短のクロスプレート６７からなる。ここでサイドプレート６６には外側に突出する円形突起６８が間欠的に設けられ、これら円形突起６８が図２の如く挟持部材６４の溝６９に係合されて、プッシャロッド６５の重量が支持されるようになっている。
【００２９】
また、図４に示すように、プッシャロッド６５の前部（左側が前）には、クロスプレート６７の下面を掛け渡す断面Ｔ字状の接続ブラケット６９が設けられ、この接続ブラケット６９に押出しジャッキ７０（本発明のジャッキ）のピストンロッド７１がピン７２を介して接続されている。押出しジャッキ７０はピストンロッド７１を前方に向けて長手方向に沿って配置され、固定ブラケット７３及びピン７４を介してサブフレーム６０上に固定される。これによって押出しジャッキ７０の伸縮とともにプッシャロッド６５が前後に往復動されることになる。押出しジャッキ７０はプッシャロッド６５の真下に隠れるように配置され、各プッシャロッド６５毎に設けられる。
【００３０】
図２、図４に示すように、両プッシャロッド６５の対向側には中間部材７５を介してラック７６が取り付けられる。ラック７６にはそれぞれピニオンギヤ７７が歯合され、ピニオンギヤ７７は共通のシャフト７８に取り付けられている。シャフト７８はサブフレーム６０上に設けられた軸受ブラケット７９に回転自在に支持される。両方の押出しジャッキ７０は同時に伸縮されるが、上述のような構成にすると、両プッシャロッド６５が完全に同一速度で前後移動され、押出しジャッキ７０の速度同調が不要となる。
【００３１】
図４、図５に示すように、プッシャロッド６５には３つの可倒フック８０が等間隔で列設される。即ち、可倒フック８０は板材で形成され、サイドプレート６６間にピン８１を介して回転自在に支持される。そしてバネ部材たるスプリング８２によって後方に付勢されるが、その回転がクロスプレート６７をもなすストッパ部材８３で規制される。これにより通常は図示の如くプッシャロッド６５から上方に突出される。この突出状態において、可倒フック８０の前面には当接板８４が、後方頂部のコーナー部にはローラ８５が設けられる。このように可倒フック８０は前方へは倒れるが後方へは倒れない構成となっている。以上が押出し装置５２の構成である。
【００３２】
図２に示すように、セグメント２には、その内周面中央から突出する把持金具３４が設けられる。この把持金具３４は、セグメント組付けの際には組立ロボット６がセグメント２を掴むのに利用され、セグメント反転積込装置１５によるセグメント２の上昇、反転の際には係合部材２８と係合させるのに利用される。なお把持金具３４はセグメント組付け終了後は取り外す必要があるため、セグメント２に螺合して取り付けられる。
【００３３】
この把持金具３４は、セグメント搬送の際にはセグメント２の脱落防止、位置決め或いは案内のために利用される。即ち、両ポストメンバ６１には、これから中央に向かって延出する取付ブラケット８６が長手方向に等間隔に設けられ、これら取付ブラケット８６を結んで一対のガイドレール８７がローラコンベヤ５１の全長に亘り設けられる。これらガイドレール８７間の溝に把持金具３４が係合されることにより、セグメント２は正確に案内されて前進でき、且つ脱落が防止される。
【００３４】
前方のローラコンベヤ５１（５１ａ）については図３の如く構成される。これは後方のローラコンベヤ５１ｂとほぼ同様であり、同一の構成については図中同一符合を付してある。ただし、ここでは押出し装置５２がコンベヤ幅方向中央に一つのみ設けられ、この点が後方のローラコンベヤ５１ｂと異なる。
【００３５】
図１に示すように、前方の押出し装置５２ａは、その後端部が後方のローラコンベヤ５１ｂ上まで延出され、後方の押出し装置５２ｂと所定長さＬだけオーバーラップされている。そして最後尾の可倒フック８０が、通常の後退位置のときローラコンベヤ５１ｂ上に位置されるようになっている。
【００３６】
図１に示すように、セグメント２は、前後のローラコンベヤ５１上の図示する位置に等ピッチで載置されるようになっている。そしてこの１ピッチ分の前送りが押出し装置５２によって実行される。即ち、押出しジャッキ７０を前方に伸長させると、可倒フック８０の当接板８４がセグメント２の後面に当接し、セグメント２を後方から押す。これによってローラコンベヤ５１のアイドルローラ５４，５５が自転し、セグメント２が前方に移動される。ローラコンベヤ５１には僅かに後ろ下がりの勾配が付けられており、これによってセグメント２の行き過ぎが防止される。そして前進後、セグメント２の後退が後退防止用フック８９で防止され、セグメント２は図示する位置に保持される。
【００３７】
後退防止用フック８９は、可倒フック８０同様、前方へは倒れるが後方へは倒れない。そして図２、図３に示すように、取付ブラケット８６に取り付けられてローラコンベヤ５１の定位置に保持される。従って、セグメント２の前進時には前方に倒れ、セグメント２の下を潜ってセグメント２の前進を許容し、セグメント２の前進終了時には直立復帰し、セグメント２の後退を防止する。
【００３８】
セグメント前進後、こんどは押出しジャッキ７０が収縮される。すると可倒フック８０が後退し、セグメント２に当接する。こうなれば可倒フック８０はセグメント２に押されて前方に倒れ、図６に示す如くセグメント２又は把持金具３４の下を潜ってセグメント２の後に抜け出る。こうした後はスプリング８２で直立復帰され、元の後退位置に戻るようになる。なお、セグメント２又は把持金具３４を潜る際にはローラ８５が転動するので、移動がスムーズとなる。
【００３９】
さて、かかるコンベヤ１４では、各ローラコンベヤ５１毎に独立した押出し装置５２を設けている。これによりローラコンベヤ５１毎にセグメント２の前送りが可能となる。
【００４０】
即ち、通常は、前後の押出し装置５２ａ，５２ｂを同時動作させて全数のセグメント２を同時に前送りさせる。しかし、前述したように組付けが先行してコンベヤ１４の後部に空が生じた場合、後方のローラコンベヤ５１ｂが空となった時点で、これのみにセグメント２を補充できる。即ち前方のローラコンベヤ５１ａにセグメント２があっても、これとは無関係に後方のローラコンベヤ５１ｂにセグメント２を補充できる。前方のローラコンベヤ５１ａの最前のセグメント２が組付けに使われ、このローラコンベヤ５１ａが空となったら、後方のローラコンベヤ５１ｂにストックしてあったセグメント２を前方のローラコンベヤ５１ａに移載すればよい。こうしてセグメント２の前詰めが可能となり、タイムロスが防止される。
【００４１】
また、前後のローラコンベヤ５１をトンネル屈曲施工に合わせて曲げる際にも、押出し装置５２が独立なので、屈曲角度を大きく取れる。また屈曲させた場合にも前後の押出し装置５２がオーバーラップするので、ローラコンベヤ５１間でのセグメント２の乗り移りが確実に行える。もちろん上下方向の屈曲についても同じことが言える。
【００４２】
また、押出し装置５２に関しても、従来のチェーンに代わりプッシャロッド６５を用いているので、上下幅を小さくし、占有スペースを小さくできる。そしてプッシャロッド６５の下に沿わせて押出しジャッキ７０を配置したことによりコンパクト化が達成される。チェーンは騒音が大きく、給油、清掃の手間が大変で、泥水がかかると寿命が短くなるという欠点があるが、プッシャロッド６５にはこのような欠点もない。
【００４３】
ここで、従来のチェーンによる押出し装置でオーバーラップさせようとしても、一方のスプロケット等が他方のスプロケット等に干渉し、オーバーラップが非常に困難である。ここではプッシャロッド６５を用いるので互いの干渉がなく、オーバーラップが大変容易である。
【００４４】
かかる実施形態ではコンベヤ１４を２分割したが、当然３分割、４分割等とすることもできる。またこうした場合に押出し装置５２を１個、２個、１個、２個…といった具合に交互に設けていけば、全ての分割部でオーバーラップが可能となる。なお本実施形態は前から１個、２個の例である。各ローラコンベヤ５１のセグメント載置数も３枚に限定されない。ここでは上部供給方式のコンベヤに適用したが、下部供給方式のコンベヤにも当然適用できる。
【００４５】
他にも、本発明は種々の実施形態を採用し得る。
【００４６】
【発明の効果】
本発明は次の如き優れた効果を発揮する。
【００４７】
（１）  セグメントの前詰めが可能となり、タイムロスを防止できる。
【００４８】
（２）  トンネル屈曲施工時の屈曲角度を大きく取れる。
【図面の簡単な説明】
【図１】セグメント搬送装置のコンベヤを示す平面図である。
【図２】後方のローラコンベヤを後方から見たときの縦断正面図である。
【図３】前方のローラコンベヤを後方から見たときの縦断正面図である。
【図４】押出し装置の縦断側面図である。
【図５】プッシャロッド及び可倒フックを示す縦断正面図である。
【図６】可倒フックが倒れる様子を示す側面図である。
【図７】シールド掘進機全体を示す側面図である。
【図８】セグメント反転積込装置を示す正面図である。
【符号の説明】
２  セグメント
３  トンネル
１２  セグメント搬送装置
５１，５１ａ，５１ｂ  ローラコンベヤ
５２，５２ａ，５２ｂ  押出し装置
６５  プッシャロッド
７０  押出しジャッキ
８０  可倒フック
【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】
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