(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメント組立装置に設けられた締結機にボルトナットを供給するための装置であって、上記ボルトナットを複数仮締めした状態でストックするストックプレートと、該ストックプレートを上記締結機に対してボルトナットの供給位置と退避位置とに移動させるアクチュエータとを備え、上記ストックプレートが、当該プレートを上記供給位置と退避位置とに回動移動させるための回動軸を有すると共に該回動軸から同一半径上に複数のボルトナットの仮締孔を有し、該仮締孔から回動軸までの半径が、回動軸から上記締結機のボルトナット保持部までの距離と等しく設定されたことを特徴とするセグメント組立装置におけるボルトナット供給装置。
【請求項２】
上記ストックプレートを上記アクチュエータに着脱自在に取り付けた請求項１記載のセグメント組立装置におけるボルトナット供給装置。
【請求項３】
上記締結機が、隣接するセグメントのフランジ部同士を連結するためのものであり、上記ストックプレートの板厚が、上記フランジ部の板厚の２倍の板厚に設定される請求項１又は２記載のセグメント組立装置におけるボルトナット供給装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、セグメント組立装置におけるボルトナット供給装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進機によって掘削された掘孔の内面には、掘進機内部に設けられたセグメント組立装置によってセグメントが組立てられ、トンネルが構築される。このセグメント組立装置には、セグメント同士をボルトナットで連結するための締結機が設けられており、その締結機にボルトナットを順次供給し、締結することでトンネルを構築している。ここで、上記締結機にボルトナットを供給する技術として図９に示すものが知られている（特開平7-82995 号公報参照）。
【０００３】
図示するように、この技術は、セグメントａの締結孔ｂに予めボルトｃ，ナットｄを仮締めしておき、そのセグメントａをセグメント組立装置（図示せず）が把持した際に、上記ボルトｃ，ナットｄをセグメント組立装置に設けた締結機ｅの締結アームｆ，ｆが取りに行くようにしたものである。各締結アームｆ，ｆは、相互に近接離間移動するようになっており、ボルトｃ，ナットｄの頭部をそれぞれ保持するための保持ソケットｇ，ｇを有している。保持ソケットｇ，ｇは、図示しないモータおよびギヤトレーンによって正逆回転駆動される。
【０００４】
保持ソケットｇ，ｇへのボルトｃ，ナットｄの供給は次の如きである。まず、セグメント組立装置によってセグメントａを把持し、その組立装置に設けた締結アームｆ，ｆとセグメントａとの相対的な座標系を固定する。そして、図９の状態から締結アームｆ，ｆを近接させて保持ソケットｇ，ｇ内にボルトｃ，ナットｄの頭部を収容し、保持ソケットｇ，ｇをボルトｃ，ナットｄの緩み方向に回転させる。これにより、ボルトｃ，ナットｄが分離して各保持ソケットｇ，ｇ内に保持され、保持ソケットｇ，ｇへのボルトｃ，ナットｄの供給が達成される。
【０００５】
その後、上記セグメントａを既設セグメントに組み付けるには、セグメント組立装置を作動させて把持したセグメントａを締結アームｆ，ｆと一体的に移動させて既設セグメントｉの隣に位置させ、一方の締結アームｆをセグメントａのボルト箱穴ｈに挿入すると共に、他方の締結アームｆを既設セグメントｉのボルト箱穴ｊに挿入する。そして、双方の締結アームｆ，ｆを近接させつつ保持ソケットｇ，ｇを締付方向に回動させ、セグメントａ，ｉの締結孔ｂ，ｋに挿通させたボルトｃにナットｄをネジ込んで行う。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述の技術では、セグメントａに形成された締結孔ｂをボルトｃ，ナットｄの仮保持用の孔としても共用しているため、次のような問題が生じる。
【０００７】
締結孔ｂとボルトｃの軸部との間には、セグメント組付時における組付セグメントａ側のボルトｃと既設セグメントｉ側の締結孔ｋとの相対位置誤差を見込んで必要なガタＡ（隙間）が設定されているため、そのガタＡの範囲でボルトｃ，ナットｄが振れてしまい、図９の状態から締結アームｆ，ｆを近接させてボルトｃ，ナットｄを取りに行くときに保持ソケットｇ，ｇ内に収容出来ない可能性がある。
【０００８】
また、上記ボルトｃの軸部は、最終的な組付時にセグメントａ，ｉの２個の締結孔ｂ，ｋに挿通されるものであるため、上記ガタＡも締結孔ｂの深さＢの２倍の深さを前提として設定されている。よって、１個のセグメントａの締結孔ｂに挿通されたボルトｃは、その振れが許容範囲以上に大きくなってボルトｃ，ナットｄの正確な位置決めができず、保持ソケットｇ，ｇへの確実な供給を保証できない。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、締結機にセグメント用のボルトナットを確実に供給できるボルトナット供給装置を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく本発明は、セグメント組立装置に設けられた締結機にボルトナットを供給するための装置であって、上記ボルトナットを複数仮締めした状態でストックするストックプレートと、該ストックプレートを上記締結機に対してボルトナットの供給位置と退避位置とに移動させるアクチュエータとを備え、上記ストックプレートが、当該プレートを上記供給位置と退避位置とに回動移動させるための回動軸を有すると共に該回動軸から同一半径上に複数のボルトナットの仮締孔を有し、該仮締孔から回動軸までの半径が、回動軸から上記締結機のボルトナット保持部までの距離と等しく設定されたものである。
【００１１】
締結機へのボルトナットの供給は、アクチュエータがストックプレートを締結機に対する供給位置に移動させ、そのストックプレートに仮締めされたボルトナットを締結機が取りに行くことで達成される。その後、締結機がセグメント同士を連結する際には、アクチュエータがストックプレートを連結の邪魔にならない退避位置に移動させる。
【００１２】
ここで、本発明は、ボルトナットをストック専用のストックプレートに仮締めしたので、従来のようにセグメント組付時におけるガタを設ける必要はなく、ストックプレートとボルトナットとのガタを可及的に小さくできる。よって、ボルトナットを正確に位置決めでき、締結機に確実に供給できる。
【００１３】
また、上記ストックプレートが、当該プレートを上記供給位置と退避位置とに回動移動させるための回動軸を有すると共に該回動軸から同一半径上に複数のボルトナットの仮締孔を有し、該仮締孔から回動軸までの半径が、回動軸から上記締結機のボルトナット保持部までの距離と等しく設定されたものであるので、回動移動によってストックプレートの設置スペースを小さくできる。
【００１４】
また、上記ストックプレートを上記アクチュエータに着脱自在に取り付けてもよい。こうすれば、ストックプレートに仮締めされたボルトナットが全て供給されてストックプレートにボルトナットが無くなったなら、ストックプレートをアクチュエータから取り外し、広い作業スペースの下でストックプレートにボルトナットを仮締めする作業が行える。また、予めボルトナットを仮締めしておいたストックプレートを複数用意しておき、空のストックプレートと取り替えるようにすれば、さらに作業能率が向上する。
さらに、上記締結機が、隣接するセグメントのフランジ部同士を連結するためのものであり、上記ストックプレートの板厚が、上記フランジ部の板厚の２倍の板厚に設定されてもよい。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
シールド掘進機の内部には、組み付けるべきセグメントを保持してそれを既設セグメントの隣に移動させるセグメント組立装置が設けられている。そのセグメント組立装置１の本体フレーム２には、図４に示すようなセグメントＳ1 を把持するため、図６に示すようなセグメント把持装置３が設けられている。
【００１７】
把持装置３は、図６に示すようにシリンダ４で昇降される先端テーパ状の位置決めピン５と、シリンダ６で昇降されるブロック７と、ブロック７に回転自在に取り付けられた保持ピン８と、保持ピン８の先端部に設けられたフック９とを有している。上記ブロック７には、フレーム２に設けられたビーム１０に挿通するガイドロッド１１が取り付けられている。
【００１８】
上記保持ピン８には、図示されないラックと噛合するピニオン１２が形成されている。保持ピン８の先端部のフック９は、図４に示すセグメントＳ1 の中央部に形成された係合孔１３に挿入され、90度回転することにより係合するようになっている。また、セグメントＳには、上記位置決めピン５が挿入されるテーパ状の位置決め穴１４が形成されている。かかる把持装置３によって図４に示すセグメントＳ1 がセグメント組立装置１の本体フレーム２に吊下される。
【００１９】
この本体フレーム２には、図２および図３に示すように、把持装置３に把持したセグメントＳ1 を既設セグメントにボルトナットで連結するための締結機１５が設けられている。締結機１５は、トンネル軸方向のセグメント同士を連結するリング間締結機１５ａと、トンネル周方向にセグメント同士を連結するピース間締結機１５ｂとからなる。リング間締結機１５ａは把持したセグメントＳ1 の周方向に所定間隔を隔てて配置され、ピース間締結機１５ｂはセグメントＳ1 の左右端部に配置されている。
【００２０】
リング間締結機１５ａは、図１(a),(b) に示すように、一対の締結アーム１６を有している。各締結アーム１６には、ボルトＢ，ナットＮの頭部を保持するための保持ソケット１７が対向させて設けられている。保持ソケット１７は、モータ１８およびアーム１６内に収容されたギヤトレーン（図示せず）によって正逆回転駆動される。
【００２１】
締結アーム１６の根元部には、トンネル軸方向に移動する軸方向移動台１９が設けられている。軸方向移動台１９には、軸方向基台２０に取り付けられた係合レール２１に落下することなく係合する係合部材２２が、設けられている。軸方向移動台１９と軸方向基台２０との間には、接続部材２３を介して軸方向シリンダ２４が設けられている。
【００２２】
軸方向基台２０には、トンネル径方向に移動する径方向移動台２５が設けられている。径方向移動台２５には、径方向基台２６に取り付けられた係合レール２７に落下することなく係合する係合部材２８が、設けられている。径方向移動台２５と径方向基台２６との間には、接続部材２９を介して径方向シリンダ３０が設けられている。径方向基台２６はその一端部がセグメント組立装置１の本体フレーム２に取り付けられている。
【００２３】
この構成によれば、上記軸方向シリンダ２４と径方向シリンダ３０とを適宜伸縮させることによって、各締結アーム１６，１６を本体フレーム２に対してトンネル軸方向と径方向とに自在に移動させることができる。
【００２４】
径方向基台２６，２６の間には、セグメント締結用のボルトＢ，ナットＮを複数仮締めした状態でストックするストックプレート３１が配置されている。ストックプレート３１は、扇状に形成された板体からなり、その中心部に設けられた回動軸３３から同一半径上に周方向に所定間隔を隔てて穿たれた複数のボルトナット用の仮締孔３２を有している。仮締孔３２の数は、１リング分のセグメントＳを組み付ける際に必要なボルトＢ，ナットＮの数（10個程度）とすることが好ましい。また、これら仮締孔３２から回動軸３３までの半径Ｒは、回動軸３３から上記締結アーム１６の保持ソケット１７までの距離Ｌと等しく設定されている。
【００２５】
ストックプレート３１の中心部に設けられた回動軸３３は、セグメント組立装置１の本体フレーム２に取り付けられた支持フレーム３４の支持穴３５に挿通され、支持フレーム３４に設けられたモータ３６によって駆動されるようになっている。モータ３６には、回動軸３３の回動角度を正確に位置決めできるステッピングモータやサーボモータなどが用いられる。
【００２６】
この構成によれば、モータ３６を所定角度回動させることによりストックプレート３１が回動し、当該プレート３１が上記締結アーム１６の保持ソケット１７に対してボルトＢ，ナットＮの供給位置と退避位置とに移動することになる。なお、ストックプレート３１の支持フレーム３４の長さは、図２および図３に示すようにセグメントＳ1 を組立装置１の本体フレーム２に把持させたときに、そのセグメントＳ1 と支持フレーム３４の先端とが干渉しない長さに設定されている。
【００２７】
かかる締結機１５ａによって連結されるセグメントＳには、図４に示すように、軸方向前後端部に位置させて、リング間締結機１５ａの締結アーム１６が挿入されるボルト箱穴３７が周方向に所定間隔を形成されており、径方向両端部に位置させて、ピース間締結機１５ｂの締結アーム１６が挿入されるボルト箱穴３８が形成されている。
【００２８】
各ボルト箱穴３７、３８のフランジ部３９、４０には、図５に示すように連結用のボルトＢを挿通させるための締結孔４１、４２が形成されている。締結孔４１、４２の内径は、そこにボルトＢの軸部が挿入されたとき、所定のガタが生じるように設定されている。何故なら、図５(b) に示すように組み付けるべきセグメントＳ1 を組立装置１で把持して既設セグメントＳ2 の隣に移動させたときに、トンネルを固定系とする既設セグメントＳ2 と組立装置１を固定系とする締結アーム１６との間にはある程度の位置誤差が避けられないため、その位置誤差を上記ガタによって許容する必要があるからである。
【００２９】
また、上記ストックプレート３１の板厚Ｔは、ボルト箱穴３７のフランジ部３９の板厚の２倍の板厚に設定されている。
【００３０】
以上の構成からなる本実施形態の作用を述べる。
【００３１】
図２および図３に示すように、セグメント組立装置１の本体フレーム２に組み付けるべきセグメントＳ1 を把持装置３（図６参照）で吊下したならば、締結アーム１６の保持ソケット１７へボルトＢ，ナットＮを供給する必要があるが、かかるボルトＢ，ナットＮの供給は次のようにして行う。
【００３２】
まず、図１に示すモータ３６によってストックプレート３１を退避位置から供給位置に回動させ、ストックプレート３１に仮締めされたボルトＢ，ナットＮの軸線を締結アーム１６の保持ソケット１７の中心線上に一致させる。なお、これに先立って、図５(a) に示すように双方の締結アーム１６，１６を離間させておき、締結アーム１６，１６がストックプレート３１と干渉しないようにしておくことは勿論である。
【００３３】
次に、双方の締結アーム１６，１６を近接させてボルトＢ，ナットＮの頭部をその内部に収容し、それぞれの保持ソケット１７，１７をボルトナットの緩み方向に回転させる。なお、一方の保持ソケット１７を回転させて他方の保持ソケット１７を止めておいてもよい。これにより、ボルトＢ，ナットＮがネジ送りされて分離し、仮締孔３５から抜き取られて各保持ソケット１７，１７内に保持され、締結機１５ａへのボルトＢ，ナットＮの供給が達成される。
【００３４】
ここで、本実施形態は、ボルトＢ，ナットＮをストック専用のストックプレート３１に仮締めしたので、図９に示す従来のようにセグメント組付時におけるガタＡを設ける必要はなく、ストックプレート３１の仮締孔３２とボルトＢの軸部とのガタを可及的に小さくできる。すなわち、仮締孔３２とボルトＢの軸部とのガタは、仮締孔３２に挿入されたボルトＢを上述のネジ送りさせる際に、スムーズに移動できる程度のガタでよい。これに加えて、図５に示すようにストックプレート３１の板厚Ｔがボルト箱穴３７のフランジ部３９の板厚の２倍の板厚に設定されているので、仮締孔３２に挿通されたボルトＢ，ナットＮは殆ど振れることはない。よって、ボルトＢ，ナットＮを正確に位置決めでき、締結アーム１６の保持ソケット１７に確実に供給できる。
【００３５】
また、ストックプレート３１の板厚Ｔがボルト箱穴３７のフランジ部３９の板厚の２倍の板厚に設定されているので、図５(a) に示すようにストックプレート３１の仮締孔３２に仮締めされたボルトＢ，ナットＮの締結アーム１６，１６に対する位置が、図５(b) に示すように実際にセグメントＳ1 ，Ｓ2 同士を連結するときの位置と等しくなる。よって、双方の締結アーム１６、１６が近接して仮締孔３５のボルトＢ，ナットＮを取りに行くときには、双方の締結アーム１６，１６をセグメントＳ1 ，Ｓ2 同士を連結するときの位置に移動させればよく、制御が容易となる。
【００３６】
その後、組立装置１に把持したセグメントＳ1 を既設セグメントＳ2 に組み付けるには、ストックプレート３１をモータ３６によって組み付けの邪魔にならない退避位置（図２および図３に示す位置）に移動させる。そして、セグメント組立装置１の本体フレーム２を移動させて把持したセグメントＳ1 を締結アーム１６、１６と一体的に既設セグメントＳ2 の隣に移動させ、図５(b) に示すように一方の締結アーム１６を既設セグメントＳ2 のボルト箱穴３７に挿入すると共に、他方の締結アーム１６を組み付けるべきセグメントＳ1 のボルト箱穴３７に挿入する。
【００３７】
そして、双方の締結アーム１６、１６を近接させつつ各保持ソケット１７、１７を締付方向に回転させ、ボルトＢを双方のセグメントＳ1 ，Ｓ2 の締結孔４１、４１に挿通させると共に、そのボルトＢにナットＮをネジ込む。これにより、セグメントＳ1 ，Ｓ2 同士がボルトＢ，ナットＮによって連結される。
【００３８】
また、上述した締結アーム１６、１６へのボルトＢ，ナットＮの供給はストックプレート３１の供給位置で行われ、セグメントＳ1 ，Ｓ2 の連結はストックプレート３１の退避位置で行われるが、この移動を扇状に形成したストックプレート３１の回動によって行っているので、ストックプレート３１の設置スペースを小さくできる。
【００３９】
また、図７に示すように、一端が上記モータ３６に接続された回動軸３３の他端に、上記ストックプレート３１をキー５０またはスプライン等によって着脱自在に取り付けてもよい。詳しくは、回動軸３３の他端には縮径部３３ａが形成されており、縮径部３３ａにはキー５０の取付溝３３ｂが凹設されており、その取付溝３３ｂに上記キー５０が係合保持されている。
【００４０】
他方、上記ストックプレート３１には、縮径部３３ａが挿入される穴３１ａが形成されており、その穴３１ａには、上記キー５０が係合するキー溝３１ｂが形成されている。そして、キー溝３１ｂにキー５０が係合されて穴３１ａに挿入された縮径部３３ｂには、エンドプレート５１を介して取付ボルト５２が取り付けられている。
【００４１】
こうすれば、ストックプレート３１に仮締めされたボルトＢ，ナットＮが全て供給されてプレート３１にボルトＢ，ナットＮが無くなったなら、取付ボルト５２を緩めてエンドプレート５１を取り外してストックプレート３１を回動軸３３から引き抜くことにより、広い作業スペースの下でストックプレート３１にボルトＢ，ナットＮを仮締めする作業が安全に行える。その後、そのストックプレート３１を回動軸３３に取り付けるときには、上述と逆の作業を行えばよい。
【００４２】
また、予めボルトＢ，ナットＮを仮締めしておいたストックプレート３１を複数用意しておき、ストックプレート３１のボルトＢ，ナットＮが空になったなら、その空のストックプレート３１を上述のようにして取り外し、ストック作業を済ましてあるストックプレート３１に付け替えるようにすれば、さらに作業能率が向上する。
【００４３】
なお、本発明の実施形態ではないが、上記ストックプレート３１を図８に示す参考形態のように細長い長板３１ａとしてその長手方向に所定間隔を隔ててボルトＢ，ナットＮを仮締めし、それを長板３１ａにボルト６１で取り付けたラック６０とモータ３６の回転軸３３に取り付けたピニオン６１とによって直動させることにより、供給位置と退避位置とのスライド移動を行ってもよい。上記ラック６０は、図１に示す支持フレーム３４にスライド自在に保持されている。この場合も、ボルト６１を緩めて長板３１ａをラック６０から取り外せば、広い作業スペースの下で長板３１ａにボルトＢ，ナットＮを仮締めできる。また、予めボルトＢ，ナットＮを仮締めしておいた別の長板３１ａに交換できる。
【００４４】
また、これまでリング間締結機１５ａに本発明を適用した例を説明してきたが、ピース間締結機１５ｂに本発明を適用してもよいことは勿論である。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、セグメント組立装置に設けた締結機にセグメント用のボルトナットを確実に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態を示すボルトナット供給装置の説明図であり、(a) は正面図、(b) は側面図である。
【図２】  ボルトナット供給装置とセグメントとの関係を示す正面図である。
【図３】  図３の III-III線矢示図である。
【図４】  セグメントの斜視図である。
【図５】  上記ボルトナット供給装置の作動の様子を示す側断面図である。
【図６】  把持装置の説明図である。
【図７】  ストックプレートと回動軸との詳細を示す側断面図である。
【図８】  ストックプレートの参考形態を示す図である。
【図９】  従来例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  セグメント組立装置
１５  締結機
１７  ボルトナット保持部
３１  ストックプレート
３２  仮締孔
３３  回動軸
３６  アクチュエータ
Ｂ  ボルト
Ｎ  ナット
Ｒ  半径
Ｌ  距離
【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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【図９】
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