(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメント覆工装置であるエレクタに固設され、セグメント把持ピン(21)に設けた係合部材(24)を前記セグメント把持ピン(21)の径方向に突出させることによりセグメントの把持を行うセグメント把持機構を備えるセグメント把持装置であって、
第１油圧シリンダ(11)と、第２油圧シリンダ(16)と、前記セグメント把持機構の周辺に配されるセグメント固定用パッド(30)を有し、
前記第１油圧シリンダ(11)は固定部(12)と動作部(13)とからなり、前記固定部(12)はエレクタのフレーム枠に固定され、前記動作部(13)には前記セグメント把持ピンが固設され、
前記第２油圧シリンダ(16)は、一端が前記第１油圧シリンダ(11)の前記動作部(13)に連結され、他端が前記係合部材(24)を駆動するための駆動部材(22)に連結されてなり、
前記第１油圧シリンダ(11)の前記動作部(13)をエレクタのフレーム枠方向に移動させることにより、前記セグメント把持機構で把持したセグメントの内径面に、前記セグメント固定用パッド(30)が当接して、セグメントの位置決めと振れ止めがなされる、
ことを特徴とするセグメント把持装置。
【請求項２】
前記第１油圧シリンダは環状の固定部と動作部とが嵌め合わされてなる中空筒体であり、その中空部の中に前記第２油圧シリンダが配されてなる請求項１記載のセグメント把持装置。
【請求項３】
前記第２油圧シリンダが前記第１油圧シリンダの動作部に固設されてなる請求項２記載のセグメント把持装置。
【請求項４】
前記セグメント把持機構が固定部及び動作部を有し、第１油圧シリンダの動作部に前記セグメント把持具の固定部が取付けられるとともに、第２油圧シリンダにセグメント把持具の動作部が取り付けられてなる請求項２又は３のいずれかに記載のセグメント把持装置。
【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覆工装置であるエレクタに固設され、トンネル周壁面に沿って組み立てられるセグメントの把持装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
多数のセグメントをトンネル周壁面に沿って組み立てるには、例えばシールド掘進機のテール部に設置されたエレクタにより自動的、半自動的に又は手動にて順次組み立てられていく。この組み立てのため、エレクタにはセグメント把持装置が設置されている。こうしたセグメント把持装置の一例が、例えば特開平９−１６５９９８号公報に開示されている。
【０００３】
セグメント把持具の構造は、円筒状本体と同円筒状本体の内部に挿入されたピストンとから構成され、前記円筒状本体の先端側にはセグメントに形成された受け部の受け穴に挿脱可能な挿入部が設けられており、基端側にはエレクタに取り付けるための取付部が設けられている。また、前記基端側には油圧の出入口が設けられている。前記ピストンの先端部は先細りのテーパ部となっており、そのテーパ部の基端部に隣接してリング状の球体嵌入溝が形成されている。
【０００４】
一方、前記円筒状本体の上記挿入部には、同一円周上に複数の貫通孔が等間隔で設けられている。これらの貫通孔には、それぞれ球体が径方向に移動自在に嵌入されている。前記貫通孔の外周側の開口端部の径は、球体の直径より僅かに小さく設定されており、球体が貫通孔から外側に抜け出るのを防止している。
【０００５】
ピストンが油圧により先端側に移動すると、球体がピストンのテーパ部から本体側に乗り上げ、同本体周面に形成された上記球体嵌入溝に嵌まり込むと同時に球体の一部を円筒体本体の前記貫通孔から外部に突出させて、セグメントに形成された受け孔内の係止部と係止する。
【０００６】
上記公報によれば、上記セグメント把持具に隣接して２組のジャッキが取り付ける例が示されており、前述のセグメント把持具によるセグメントの把持動作が終了すると、前記ジャッキが作動して前記セグメント把持位置を挟んでセグメント表面を２点で押圧し、セグメントのぐら付きを防止する。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エレクタのセグメント把持装置の周辺には、前記セグメント把持具の作動用ジャッキの外にも、例えばヨーイング方向、ピッチング方向、ローリング方向などのセグメント姿勢を調整するための各種ジャッキが多数設置されている。
【０００８】
因みに、上記公報に開示されたエレクタでは、前記セグメント把持装置自体に油圧管が２本配設されており、更にセグメントのぐらつき防止用の２組のジャッキが配されていることから、上記セグメント姿勢の調整用ジャッキの油圧管の外に計４本の油圧管が前記セグメント把持装置の周辺に配設されていることになる。このことは、出来るかぎり油圧管の数を減少させんとする要求にそぐわないことを意味する。
【０００９】
また、ぐらつき防止用の前記ジャッキの組数が２基である場合には、セグメントの同一横断面上におけるセグメント把持具と２基のジャッキとの３点支持となるため、セグメントの確実なぐらつき防止機能を期待することは難しく、これを更に確実にするには少なくともセグメント表面を３点で支持することが望ましい。しかるに、かかるセグメント表面における３点以上の支持構造を採用する場合には、必然的に油圧管の本数が増加することになり、ますます上記要求に相反することになる。
【００１０】
更には、前記ぐらつき防止用のジャッキが複数基から構成される場合には、各ジャッキ間の誤作動を監視する必要があり、そのためそれぞれのジャッキを単独に管理することが必要となり、作業効率の低下にもつながりかねない。
【００１１】
本発明はこうした従来の課題を解決すべくなされたものであり、その具体的な目的はセグメント把持装置における油圧管の本数を低減させるとともに、簡単な構造であってぐらつきの防止が確実になされるセグメント把持装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
前記目的は、請求項１に係る発明の構成であるセグメント覆工装置であるエレクタに固設され、セグメント把持ピンに設けた係合部材を前記セグメント把持ピンの径方向に突出させることによりセグメントの把持を行うセグメント把持機構を備えるセグメント把持装置であって、第１油圧シリンダと、第２油圧シリンダと、前記セグメント把持機構の周辺に配されるセグメント固定用パッドをと有し、前記第１油圧シリンダは固定部と動作部とからなり、前記固定部はエレクタのフレーム枠に固定され、前記動作部には前記セグメント把持ピンが固設され、前記第２油圧シリンダは、一端が前記第１油圧シリンダの前記動作部に連結され、他端が前記係合部材を駆動するための駆動部材に連結されてなり、前記第１油圧シリンダの前記動作部をエレクタのフレーム枠方向に移動させることにより、前記セグメント把持機構で把持したセグメントの内径面に、前記セグメント固定用パッドが当接して、セグメントの位置決めと振れ止めがなされることを特徴とするセグメント把持装置により達成される。
【００１３】
この発明によれば、セグメントがセグメント把持位置に搬入されるとエレクタが下降して、第１油圧シリンダの一部がセグメントに近接すると停止する。このとき、第１油圧シリンダは伸状態及び第２油圧シリンダは縮状態にあり、セグメント把持具も未だセグメントに対する係止状態にない。
【００１４】
いま、前記第１油圧シリンダの一部がセグメントの内周面の定位置に近接すると、第１油圧シリンダが縮方向に作動して、前記セグメント把持具をセグメントの把持具挿脱穴に挿入する。次に第２油圧シリンダが伸方向に作動してセグメントに対して係止状態とする。次いで、第１油圧シリンダが伸方向に作動して、動作部を上昇させる。この上昇により、前記動作部に固設された前記セグメント把持具が第２油圧シリンダと共に上昇し、セグメントを把持する。
【００１５】
この把持が終了するとき、第１油圧シリンダとともにその固設部に固設された２以上のセグメント固定用パッドの先端がセグメントの内周面に２以上の位置で当接し、セグメントの位置決めをし振れを阻止する。すなわち、前記セグメント固定用パッドを何ら作動させることなく、単なる支柱体から構成してもセグメントの把持機構の一部をなす第１油圧シリンダを作動させることで協働して自動的にセグメント当接して、セグメント把持機構の周辺でその内周面を支持する。そのため、２以上のセグメント固定用パッドに専用の油圧管などを配設する必要がなく、セグメント把持機構の周辺空間を有効に活用できる。
【００１６】
請求項２に係る発明は、上記構成にあって前記第１油圧シリンダは環状の固定部と動作部とが嵌め合わされてなる中空筒体であり、その中空部の中に前記第２油圧シリンダが配されている。かかる構成により、２組の油圧シリンダをコンパクトに構成でき、専有空間の有効利用が達成されるとともに、第２油圧シリンダがセグメント把持具と共に第１油圧シリンダの中空部に収容されるため、周辺の粉塵などの進入が防止でき、耐久性が向上する。
【００１７】
請求項３に係る発明にあっては、請求項２に係る上記発明の構成に加えて、前記第２油圧シリンダが前記第１油圧シリンダの動作部に固設される。その結果、第２油圧シリンダは、セグメント把持具のセグメント把持ピンに形成された球体嵌入孔に、嵌入された球体を球体嵌入孔から突出、収納させるだけのストロークがあればよいので、第２油圧シリンダをコンパクトにできる。
【００１８】
請求項４に係る発明では、前記セグメント把持機構が固定部及び動作部を有し、前記第１油圧シリンダの動作部に前記セグメント把持具の固定部が取付けられるとともに、第２油圧シリンダに同セグメント把持具の動作部が取り付けられる。この更に具体的な構成により、前述までの各部の機能が更に確実に且つ円滑に実行されることになる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係るセグメント把持装置の好適な実施形態を図示実施例に基づいて具体的に説明する。図１は本発明のセグメント把持装置が適用されたエレクタの主要部を示す正面図、図２は図１のII-II 線に沿って矢印方向から見た平面図、図３は前記セグメント把持装置の内部構造例を拡大して示す断面図である。
【００２０】
図１において、符号１は吊りビーム示し、同吊りビーム１の中央部下面にはセグメントＳの各種姿勢の微調整機構２が設けられており、同微調整機構２の最下位に組み込まれた第１フレーム枠３の下面にはサドル４を介して第２のフレーム枠５が、図示せぬ油圧シリンダの作動により前後（紙面に対して直交する方向）にスライド可能に取り付けられている。なお、上記微調整機構２の具体的な構成は公知であるため、ここではその図示を省略するとともに、具体的な説明も省略する。
【００２１】
図１〜図３において、図示例によるセグメント把持装置１０は前記第２フレーム枠５の中央部下面に設けられており、図３に示すように本発明の特徴部を構成するセグメント固定用の第１油圧シリンダ１１とセグメント把持用の第２油圧シリンダ１６とを備えている。前記セグメント固定用の第１油圧シリンダ１１は、固定部１２及び動作部１３からなり、両部１２，１３ともに内外の２重筒体から構成され、前記固定部１２の内外筒体１２ａ，１２ｂの下端は底部１２ｃにより閉塞されており、前記動作部１３の内外筒体１３ａ，１３ｂの上端は天蓋部１３ｃにより閉塞されている。
【００２２】
そして、前記動作部１３の内外筒体１３ａ，１３ｂが前記固定部１２の内外筒体１２ａ，１２ｂの内径側に上方から嵌合しており、前記動作部１３の外筒体１３ａ，１３ｂが前記固定部１２の内外筒体１２ａ，１２ｂ間を液密に上下に摺動可能とされて、全体が略円筒状を呈している。図４は同第１油圧シリンダ１１の油圧通路１１ａ，１１ｃを示しており、図示例によれば前記油圧通路１１ａは前記第１油圧シリンダ１１の前記底部１２ｃに形成された給排油口１１ａ′から内筒体１２ａに沿って形成され、同内筒体１２ａの上端面１２ａ′に開口している。従って、前記動作部１３を上方へ作動するための油圧室１１ｂは同動作部１３の内外筒体１３ａ，１３ｂ、同天蓋部１３ｃ及び固定部１２の内筒体１２ａの上端面１２ａ′との間に形成される空間部である。また、油圧通路１１ｃは前記給排油口１１ａ′と円周方向に位相をずらして形成された給排油口１１ｃ′から内筒体１２ａに沿って形成され、同内筒体１２ａの周面１２ｆの一部に開口している。従って、前記動作部１３を下方へ作動するための油圧室１１ｄは、同動作部１３の外筒体１３ｂの内面と固定部１２の内筒体１２ａの外周部の間に形成される空間部である。
【００２３】
前記固定部１２の外筒体１２ｂの上端部周面にはリング状のフランジ１２ｄが一体に形成され、同フランジ１２ｄを介して第１油圧シリンダ１１が上記第２フレーム枠５の略中央部下面にボルト１４により固設される。また、前記固定部１２の下面中央にはフランジ付き円筒体１２ｅが固設されており、同フランジ付き円筒体１２ｅには逆円錐台状の中空案内部１２ｅ′が嵌合一体化されている。
【００２４】
一方、上記動作部１３の内筒体１３ａの下端部内径面には周方向に連続する上下２段の内フランジ１３ｄ，１３ｅが形成されており、同内フランジ１３ｄ，１３ｅにセグメント把持具２０の一部が取付けられる。また、前記動作部１３の上端面には支持板１３ｆが固設されており、同支持板１３ｆの下面中央部に上記第２油圧シリンダ１６の基端がピン結合により揺動自在に取り付けられている。
【００２５】
本実施例における前記セグメント把持具２０は、図５に拡大して示すごとく外径部が上端部と中央部との２箇所において傾斜段部に形成され、下端にむけて順次小径とされた中空円筒体からなるセグメント把持ピン２１と、同把持ピン２１の中空部に摺動自在に挿入される本発明の駆動部材の一部である球体固定ピストン２２とを有しており、前記セグメント把持ピン２１の下端部の同一円周上に等間隔に形成された複数個（本実施例では４個）の球体嵌入孔２３にそれぞれ本発明の係合部材である球体２４が嵌入されている。
【００２６】
従って、セグメント把持具２０の上端部にはフランジ２０ａが形成される。このフランジ２０ａが上記第１油圧シリンダ１１の動作部１３の内径面下端に形成された上下２段の内フランジ１３ｄ，１３ｅ間に嵌合取付けられる。前記セグメント把持ピン２１の下端外径は先細りのテーパ面とされ、後述するセグメントの把持孔への位置決め挿入を容易にする。更に、前記セグメント把持ピン２１の内径面も、その略中央部において上端側の大径部と下端側の小径部とが段部２１ａを介して連続している。この段部２１ａは前記球体固定ピストン２２の下降限位置を規定する。
【００２７】
前記球体固定ピストン２２は途中の段部２２ａを介して小径とされ、その先端部も先細りのテーパ面２２ｂに形成されている。また、前記球体嵌入孔２３の外側開口径は前記球体２４の径よりも小さく設定され、球体２４が同孔２３から脱落しないようにしている。また、この球体２４は前記球体嵌入孔２３の内部を径方向に移動が可能とされており、同球体２４が外径側に移動したとき、その一部が把持ピン２１の外周面から外部に突出して、後述するセグメントＳの係着孔に係着する。
【００２８】
そして、前記球体固定ピストン２２の上端は、上記第１油圧シリンダ１１の動作部１３の上端面から軸心部に向けて延設された上記ブラケット１３ｆに揺動自在に取り付けられた第２油圧シリンダ１６のロッド端と揺動自在にピン結合されている。
【００２９】
更に、本実施例では本発明の他の特徴部をなすセグメントの振れを防止する４個のセグメント固定用パッド３０が、前記第１油圧シリンダ１１の周辺を取り囲むようにして上記第２フレーム枠５に固設されている。このセグメント固定用パッド３０は、図１に示すように極めて簡単な構造からなり、脚部３１の一端に例えばナイロンやゴム製のブロック３２がボルトや接着剤により固着され、同脚部３１の基端がボルトにより第２フレーム枠５に固着されているに過ぎない。前記ブロック３２の先端面はセグメントＳの曲率に合わせて傾斜面としており、前記第２フレーム枠５からの同ブロック３２を含む脚部３１の高さは、図１に示すごとくセグメントピース間の締結機４０とセグメントとの相対位置関係から決まる所定の位置に固定できる高さに設定されている。
【００３０】
図示例によると、セグメントＳは円弧状をなしており、その内周面の中央部に上記セグメント把持ピン２１が挿脱される挿脱穴５０が形成されている。通常、セグメントＳはコンクリート製のブロックであるため、前記挿脱穴５０は同セグメントＳの中央部に上端部が上記固定部１２の中空案内部１２ｅ′を嵌合案内する逆円錐台状に形成された嵌合穴に埋設一体化される鋼製の円筒体５１により構成される。
【００３１】
この鋼製円筒体５１は、図５に示すごとく下端にフランジ５１ａを有するとともに、上端部に小内径部５１ｂとされ、同小内径部５１ｂと大内径部５１ｃとのリング状境界部を円弧面５１ｄとして形成している。この円弧面５１ｄの最大内径は、上記球体固定ピストン２２がセグメント把持ピン２１の中空部を摺接下降して、球体２４が同球体固定ピストン２２の外径面に接する球体最大移動時の同一径上に位置する球体２４により作られる最大球面間距離Ｌにほぼ等しい。
【００３２】
さて、以上のごとく構成された本実施例に係るセグメント把持装置の作用について説明することにする。
セグメントＳがセグメント把持位置に搬入されると、上方で待機しているエレクタが下降して、第１油圧シリンダ１１の下面に固設された上記逆円錐台状の中空案内部１２ｅ′の先端部をセグメントＳの挿脱穴５０の上部に近接させて停止する。このとき、第１油圧シリンダ１１は伸状態で第２油圧シリンダ１６は縮状態にあり、球体固定ピストン２２の先端テーパ面２２ｂが前記セグメント把持ピン２１の球体２４よりも上方位置にある。
【００３３】
いま、前記第１油圧シリンダ１１に設けられた前記中空案内部１２ｅ′の先端部がセグメントＳの挿脱穴５０の上部に近接すると、第１油圧シリンダ１１の油圧室１１ｄに油が送られ、動作部１３を下降させる。この下降により前記動作部１３に固定されたセグメント把持ピン２１が同動作部１３に固定された第２油圧シリンダ１６と共に下降し、セグメントＳの挿脱穴５０に挿入される。次に第２油圧シリンダ１６が伸方向に作動されて前記球体固定ピストン２２を下降させる。この球体固定ピストン２２の下降に伴って、その先端テーパ面２２ｂ上を球体２４が転動し、セグメント把持ピン２１の球体嵌入孔２３の内部を外径方向に移動して、同球体２４が球体固定ピストン２２の本体２２に乗り上げる。このとき、球体固定ピストン２２の段部２２ａが前記セグメント把持ピン２１の段部２１ａに当接すると共に、図２に示すように球体２４の一部が前記球体固定ピストン２２の球体嵌入孔２３の外側開口から外部に突出させている。
【００３４】
ここで、第１油圧シリンダ１１の油圧室１１ｂに油圧が送られ、動作部１３を上昇させる。この上昇により、前記動作部１３に嵌合固定された前記セグメント把持ピン２１が同動作部１３に固定された第２油圧シリンダ１６と共に上昇し、前記球体固定ピストン２２の球体嵌入孔２３から突出する球体部分がセグメントＳの挿脱穴５０に形成された円弧面５１ｄに係着して、セグメントＳを上方に上昇させるとともに、同セグメントＳを４個のセグメント固定パッド３０の先端ブロック３２との間で強力に把持する。
【００３５】
この把持が終了する時点において、本実施例によれば第１油圧シリンダ１１の固定部１２とともに第２フレーム枠５に固設された４本の上記セグメント固定用パッド３０の先端ブロック３２がセグメントＳの内周面に４箇所で当接して、セグメントＳの位置決めをし、かつ振れを阻止する。すなわち、本実施例にあっては前記セグメント固定用パッド３０を従来のごとくジャッキなどで構成することなく、単なる脚部とブロックからなる支柱体であるにも関わらず、セグメントＳの把持機構の一部をなす第１油圧シリンダ１１を作動させることで協働してセグメントＳに当接し支持するため、２以上のセグメント固定用パッド３０に専用の油圧管などを配設する必要がなく、セグメント把持機構の周辺空間を有効に活用できるものである。  図６は上記セグメント把持機構、特にその第２油圧シリンダ１６と球体固定ピストン２２との結合構造の変形例を示しており、同図によれば両者の間をスウィベル結合させているものである。従って、この例では前記球体固定ピストン２２が第２油圧シリンダ１６に対して、その軸線回りに回転可能とされる。他の機能は上記実施例と変わるところがない。
【００３６】
このように、本発明にあってはその精神を逸脱しない範囲で多様な変更が可能であり、例えばセグメント把持具は図示実施例に限定されるものではなく、既述した特開平９−１６５９９８号公報やその他の公知のワンタッチセグメント把持具を採用することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のセグメント把持装置が適用されたエレクタの主要部を示す正面図である。
【図２】図１のII-II 線に沿って矢印方向から見た平面図である。
【図３】前記セグメント把持装置の内部構造例を拡大して示す断面図である。
【図４】前記セグメント把持装置の動作説明図である。
【図５】同把持装置のセグメント把持具を拡大断面図である。
【図６】同セグメント把持具の変形例を示す拡大断面図である。
【符号の説明】
１                  吊りビーム
２                  セグメント姿勢の微調整機構
３                  第１フレーム枠
４                  サドル
５                  第２フレーム枠
１０                  セグメント把持装置
１１                  セグメント固定用の第１油圧シリンダ
１１ａ，１１ｃ        油圧通路
１１ａ’，１１ｃ’    給排油口
１１ｂ，１１ｄ        油圧室
１２                  固定部
１２ａ，１２ｂ        内外筒体
１２ａ’              上端面
１２ｃ                底部
１２ｄ                フランジ
１２ｅ                フランジ付き円筒体
１２ｅ’              逆円錐台状の中空案内部
１２ｆ                周面
１３                  動作部
１３ａ，１３ｂ        内外筒体
１３ｃ                天蓋部
１３ｄ，１３ｅ        内フランジ
１３ｆ                支持板
１４                  ボルト
１６                  セグメント把持用の第２油圧シリンダ
２０                  セグメント把持具
２０ａ                フランジ
２１                  セグメント把持ピン
２１ａ                段部
２２                  球体固定ピストン（駆動部材）
２２ａ                段部
２２ｂ                テーパ面
２３                  球体嵌入孔
２４                  球体（係合部材）
３０                  セグメント固定用パッド
３１                  脚部
３２                  ナイロンやゴム製のブロック
４０                  セグメントピース間締結機
５０                  挿脱穴
５１                  鋼製の円筒体
５１ａ                フランジ
５１ｂ                小内径部
５１ｃ                大内径部
５１ｄ                円弧面
Ｌ                  最大球面間距離
Ｓ                  セグメント
【図１】
0003773077.tif 000002
【図２】
0003773077.tif 000003
【図３】
0003773077.tif 000004
【図４】
0003773077.tif 000005
【図５】
0003773077.tif 000006
【図６】
0003773077.tif 000007