(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セグメント把持装置の位置調整部（10）をもつシールド掘進機のセグメントエレクタ（1 ）において、
前記位置調整部（10）は、少なくとも第１フレーム枠体（11）と第２フレーム枠体（12）とを備えてなり、
前記第１フレーム枠体（11）と前記第２フレーム枠体（12）との間が、軸線を一致させて配置された一対の流体圧シリンダ構造からなる支持部材（14）により、同支持部材（14）の軸線周りに回転可能に連結されてなり、
前記第１フレーム枠体（11）には、前記支持部材（14）の一方が固設され、
前記第２フレーム枠体（12）には、前記支持部材（14）の他方が固設されてなる、
ことを特徴とするセグメントエレクタ。
【請求項２】
前記支持部材（14）の軸線から偏位するとともに同軸線と略直交する方向の軸線上に配された流体圧シリンダ（15）を介して、前記第１フレーム枠体（11）と前記第２フレーム枠体（12）とが、前記支持部材（14）の軸線周りを相対回転可能で、且つ、前記支持部材（14）の軸線方向に僅かに移動可能に連結されてなる請求項１記載のセグメントエレクタ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はシールド掘進にあたって、坑壁面にセグメントを組み立てるための組立装置に関し、特に調整機構が簡略化されたにも関わらずセグメントの組立姿勢の調整が的確になされるセグメントエレクタに関する。
【０００２】
【従来の技術】
シールド掘進時において、坑内の周壁面に順次セグメントを組み立てる、いわゆる覆工がなされる際の新設セグメントの姿勢調整は極めて重要である。この調整が正確になされないときは、セグメント間に間隙が生じ、或いは組立てが不可能となる。
【０００３】
そこで、従来も新たに掘削された坑底部の所定位置に搬入された新設セグメントをセグメントエレクタにより把持させ、その組立姿勢を正確に調整している。
【０００４】
このセグメント把持姿勢の調整には、通常、図５に示すように坑内の周壁面の周方向に沿っての移動（旋回）、トンネル径方向の移動（昇降）、トンネル軸方向の移動（摺動）、トンネル軸方向に平行なセグメント中心線回りの回動（ローリング）、旋回方向に沿ったセグメント中心回りの回動（ピッチング）及びセグメントの内面中心を通る垂線回りの回動（ヨーイング）の各方向に対する調整機能が必要である。
【０００５】
これらの調整は人力によるか、あるいは組立ロボットからなるセグメントエレクタにより自動的になされる。従来のエレクタ装置にあっては前記調整機能の全ての機能を備えるものと、これらの機能のうち一部を備えているものとがある。
【０００６】
一部の機能を備えた機種にあっては、通常、旋回、昇降及び摺動の３機能を手動操作とする場合が多い。しかるに、これらの３機能のうち、特に旋回動作については、旋回リングに設けた大ギヤを旋回モータに取り付けた小ギヤをもって旋回駆動させるため、微小な調整動作をさせることが困難な場合が多い。そのため、主な旋回動作とは別に油圧ジャッキ及びガイドロッド等を設置して微旋回調整をさせるようにしているものもある。
【０００７】
しかるに、このような機能を追加しようとすれば、機構が複雑化するうえに、装置の外形寸法が増大することとなる。また組立ロボットによる場合、組立ロボットの構造が複雑で高価なものとなり、また外圧等によるセグメントの変形や、シール及びセグメントの破損等の不測の事態に充分な対応がとれなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかして、近年は、例えば掘進の軸線方向間におけるセグメント間の嵌合、ピンほぞ等、セグメント種類の多様化に伴い、位置決め作業の容易化、安全化に対し、たとえ手動組立にあっても特に簡易な微旋回機構とピッチング方向の位置調整機構とが強く要求されるようになってきている。しかしながら、従来のこの種のエレクタにあっては、そもそもが狭溢な装置空間内に多数の調整機構が内蔵されている部分に、更に前述の機能を追加しようとすれば、必然的に機構が複雑化するうえに、装置の外形寸法を増大化せざるを得ず、それだけセグメント組立時における作業スペースが犠牲となり、更に手作業の現場環境を悪化させることになりかねない。
【０００９】
本発明は、前述の課題を解決することを目的とするものであり、具体的には全ての調整機構の簡略化を図るとともに簡単な操作で、しかも正確な微調整を可能にするセグメントエレクタを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段及び作用効果】
かかる目的は、本件請求項１に係る発明の構成であるセグメント把持姿勢の位置調整部をもつシールド掘進機のセグメントエレクタにおいて、前記位置調整部は、少なくとも第１フレーム枠体と第２フレーム枠体とを備えてなり、前記第１フレーム枠体と前記第２フレーム枠体との間が、軸線を一致させて配置された一対の流体圧シリンダ構造からなる支持部材により、同支持部材の軸線周りに回転可能に連結されてなり、前記第１フレーム枠体には、前記支持部材の一方が固設され、前記第２フレーム枠体には、前記支持部材の他方が固設されたことを特徴とするセグメントエレクタによって達成される。
【００１１】
すなわち、本発明にあっては複数の相対的な往復動を必要とするフレーム枠体間を、従来のごとく格別にガイドピンを設けずに、上記流体圧シリンダ構造の支持部材もって、同支持部材の軸線回りに回転可能に連結支持し、そのシリンダ部をアクチュエータの構成部材の一部とガイド部材としての機能とを兼用させるようにしたため、構造が簡略化されて十分な作業空間と安全性が確保され、同時に高度な調整位置の調整精度が確保される。
【００１２】
また、更に上記課題は本件請求項２に係る発明の好適な構成である、前記支持部材（14）の軸線から偏位するとともに同軸線と略直交する方向の軸線上に配された流体圧シリンダ（15）を介して、前記第１フレーム枠体（11）と前記第２フレーム枠体（12）とが、前記支持部材（14）の軸線周りを相対回転可能で、且つ、前記支持部材（14）の軸線方向に僅かに移動可能に連結されていることより、前記請求項１に係る発明の直線的な位置調整に加えて、回転方向の微調整をも可能にする。
【００１３】
例えば、セグメントの旋回方向の位置を微調整するには、前記一方のフレーム枠体と他方のフレーム枠体とを連結支持するシリンダ構造をもつ支持部材を旋回方向に作動させると、他方のフレーム枠体は前記支持部材の軸線に沿って左右に微動して位置が調整される。なお、このときの軸線方向の移動は極めて微小であるため、その動きは上記流体圧シリンダのロッド端又はシリンダ本体を一方又は他方のフレーム枠体に固着するとともに、他方又は一方のフレーム枠体に遊動空間を設けて取り付けることで、他方のフレーム枠体の旋回方向への微動が保証される。
【００１４】
また、例えば更にピッチング方向の調整が必要である場合には、前記流体圧シリンダを作動させる。この流体圧シリンダの作動により、同シリンダのロッド端が他方のフレーム枠体が前記支持部材の軸線回りを回動して、同他方のフレーム枠体の下方で間接的に把持されたセグメントをピッチング方向に微調整できる。
【００１５】
【発明の実施形態】
以下、本発明の好適な実施の形態を図示実施例に基づいて具体的に説明する。
図１及び図２は本発明の代表的な実施例であるセグメントエレクタの全体構造を示し、図１は同エレクタの側面図、図２は同エレクタのトンネル軸線方向から見た正面図である。
【００１６】
本発明にあっても、位置調整部１０及びセグメント把持部２０を除くと、セグメントエレクタ１の一般的な構造は従来のものと実質的に変わるところはない。すなわち、これらの図において、２は旋回リング、３は旋回リング２を支持するガイドローラ、４は旋回用油圧モータ、５は前記位置調整部１０及びセグメント把持部２０を含むセグメントエレクタ１の先端部を径方向に伸縮させるセグメント昇降ジャッキである。
【００１７】
前記セグメントエレクタ１の前記先端部は吊ビーム６の中央に設置されており、同吊ビーム６の両端には、前記旋回リング２からトンネル後方に張り出した左右一対の支持フレーム７に固設された前記セグメント昇降ジャッキ５のシリンダロッド端が回動自在にピン結合されている。前記旋回リング２は、シールド掘進機１００の円筒状スキンプレート１０１の後端部内周面に固設されたリング状フレーム１０２の内周に沿って設けられた複数のガイドローラ３により支持され、旋回駆動モータ４の駆動により、前記リング状フレーム１０２の内周に沿って左右に旋回する。
【００１８】
図３及び図４は、本発明の特徴部をなす前記位置調整部１０及びセグメント把持部２０の具体的な構造例を拡大して示しており、図３は前記位置調整部１０及びセグメント把持部２０の内部を上面から見た拡大平面図であり、図４は同部の一部を省略すると共に切開して示す正面図である。図４にあって、省略している構成部材は左右対称に配設される場合である。
【００１９】
これらの図によれば、前記位置調整部１０は箱状をなす第１〜第３の支持フレーム枠体１１〜１３からなり、第３フレーム枠体１３は第２フレーム枠体１２の下方開口面から一部を外部に突出させて装着され、第２フレーム枠体１２は前記第１フレーム枠体１１の下方開口面から内部に収容して装着されている。
【００２０】
前記第１フレーム枠体１１の左右両端部は上記吊ビーム６の中央部に溶接などにより固設されている。この第１フレーム枠体１１の左右側壁１１ａにはシリンダ部１４ａ及びピストン部１４ｂとから構成された本発明のシリンダ構造をもつ第１支持部材１４が設置され、同第１支持部材１４の円筒状のシリンダ部１４ａが前記第１フレーム枠体１１の左右側壁１１ａに固設されるとともに、前記ピストン部１４ｂが前記第２フレーム枠体１２の左右側壁１２ａにピン結合されている。前記ピストン部１４ｂは、当然に前記シリンダ部１４ａの軸線回りに回転可能である。本実施例では、前記第１支持部材１４が上記微旋回用の調整ジャッキを構成する。
【００２１】
また、図示例によれば、前記ピストン部１４ｂと前記第２フレーム枠体１２の左右側壁１２ａとの結合は、前記ピストン部１４ｂのピストン端１４ｂ′が前記第２フレーム枠体１２の左右側壁１２ａの各内壁面から互いに接近するように内部に向かって突設されたブラケット１２ｂにピン結合される。このピン結合は、前記ピストン部１４ｂが前記シリンダ部１４ａの内部で軸線回りに回転するとき、第２フレーム枠体１２も同一軸線回りに回動すべく、前記ブラケット１２ｂを各側壁１２ａに一対ずつ設けるとともに、前記ピストン端１４ｂ′を円筒状とし、各ブラケット１２ｂ間で前記ピストン端１４ｂ′の端部平坦面を挟持し、これにピンを挿入して固定するものである。
【００２２】
前記第１フレーム枠体１１と第２フレーム枠体１２とは、更にピッチング調整用ジャッキ１５により連結されている。このピッチング調整用ジャッキ１５は、前記第２フレーム枠体１２を第１フレーム枠体１１に対して、前記第１支持部材１４の軸線回りに回動させるためのアクチュエータ、すなわち上記ピッチング方向の調整用ジャッキとなる。
【００２３】
その具体的な連結構造は、図３及び図４に示すごとく前記ピッチング調整用ジャッキ１５のシリンダ本体１５ａが第１フレーム枠体１１の天板部１１ｂの左右端部に、それぞれ一対の支持ブラケット１１ｃにより挟持されるごとくして回動可能に支持されるとともに、同ピッチング調整用ジャッキ１５のロッド端１５ｂが、第２フレーム枠体１２の開口端部に前記第１支持部材１４の軸線から離間して後壁１２ｃの後方に突設された抱持片１２ｄに挿入支持される。この抱持片１２ｄは、前記ロッド端１５ｂの挿入端を支持すべく底部１２ｄ−１及び挿入筒部１２ｄ−２とを有しており、その挿入空間部を、前記ロッド端１５ｂが前記第１支持部材１４の軸線と平行に僅かに移動できるように、同ロッド端１５ｂの外形よりも僅かに大きな寸法に設定され、前記第１支持部材１４を作動させることによりセグメントＳの旋回方向位置の微調整を可能にする。
【００２４】
なお、前記ピッチング調整用ジャッキ１５の第１フレーム枠体１１及び第２フレーム枠体１２に対する取付けは、前述のようにシリンダ本体を第１フレーム  枠体に固設するとともに、第２フレーム枠体１２にそのロッド端を遊挿支持することに代えて、その逆の取付態様とすることも当然に可能である。
【００２５】
上記第３フレーム枠体１３は、上記セグメント把持部２０及びセグメント振止めジャッキ３０が装着されている。この第３フレーム枠体１３の第２フレーム枠体１２による支持は、摺動調整用ジャッキ１６及び第２フレーム枠体１２の前後壁１２ｅ，１２ｃ間に架設されたガイドロッド１２ｆによってなされる。
【００２６】
すなわち、前記第３フレーム枠体１３の左右端上下に、それぞれ前記ガイドロッド１２ｆに沿って摺動案内する案内フランジ１３ａを有するとともに、上下案内フランジ１３ａ間に固設された円筒摺動部材１３ｂを有し、前記ガイドロッド１２ｆが前記円筒摺動部材１３ｂに摺動軸受１２ｆ′を介して挿通され、また上記第２フレーム枠体１２の後壁部１２ｄの中央端部には支持ブラケット１２ｇを有しており、中央に配された前記摺動調整用ジャッキ１６のシリンダ本体１６′が中央の支持ブラケット１２ｇに固設されるとともに、摺動調整用ジャッキ１６のロッド端が第３フレーム枠体１３の天板部１３ｃの上面に突設された支持ブラケット１２ｇに固定支持されている。ここで、中央部に配された前記摺動調整用ジャッキ１６ｂは他の摺動調整用ジャッキ１６ａ，１６ｃよりも大容量とされている。
【００２７】
上記セグメント把持部２０は、前記第３フレーム枠体１３の下方開口面から一部を下方に突出させて、同第３フレーム枠体１３のの天板部１３ｃの中央部に垂下状態で且つ垂直軸線を中心に回動可能に支持されている。このセグメント把持部２０も把持フレーム枠体２１を備えており、同フレーム枠体２１にセグメント把持具２２及びセグメントＳの振止めジャッキ３０が設けられている。図示例によれば、前記フレーム枠体２１は前記第３フレーム枠体１３の天板部１３ｃの下面中央から垂直下方に突設された支持軸部１３ｄにスリーブ１３ｅを介して回転自在に支持されており、前記支持軸部１３ｄの下端大径部１３ｄ′の周面には径方向で外方に向けて突設されたアーム１３ｆの先端に回動可能にピン結合されたヨーイング調整用ジャッキ１７のロッド端が結合され、同ジャッキ１７のシリンダ端を前記フレーム枠体２１の一側壁側２１ａに同じく回動可能にピン結合されている。そして、前記支持軸部１３ｄと同一軸線上で、且つ前記把持フレーム枠体２１の底部には公知のセグメント把持具２２が下方に突設されている。
【００２８】
従って、前記ヨーイング調整用ジャッキ１７の作動により、フレーム枠体２１が前記支持軸部１３ｅを中心に図４における水平面内を正逆回動することになり、エレクタに把持後のセグメントＳのヨーイング方向の位置調整を可能にする。
一方、前記把持フレーム枠体２１の左右端部には、下方に開口して上下に摺動案内する案内筒部２３が設けられており、この案内筒部２３には下方から可動筒部３１が摺動自在に嵌挿され、前記案内筒部２３に上記振止め用ジャッキ３０のシリンダ部３０ａが固設されるとともに、前記可動筒部３１の底部を構成する押圧パッド３２が前記振止め用ジャッキ３０のロッド端部３０ｂと球面軸受を介して結合されている。前記押圧パッド３２の押圧部３２ａはゴムなどの弾性材料から構成され、その押圧端面３２ａ′はセグメントＳの内面側の曲率とほぼ一致する曲率面に形成されている。
【００２９】
いま、新設セグメントＳがエレクタ１の待機位置の下方に所定の姿勢で搬入されると、昇降シリンダ５が作動してセグメント姿勢の位置調整部１０及びセグメント把持部２０を前記セグメントＳの中央位置まで下降させ、公知の手段をもってセグメントＳを把持する。
【００３０】
例えば、セグメントＳの旋回方向の位置を微調整するには、第１フレーム枠体１１と第２フレーム枠体１２とを連結支持する支持部材である旋回微調整用ジャッキ１４を調整方向に作動させると、第２フレーム枠体１２は前記旋回微調整用ジャッキ１４の軸線に沿って左右に微動して位置が調整される。なお、このときの軸線方向の移動は極めて微小であるため、その動きは上記ピッチング調整用ジャッキ１５のロッド端１５ｂを抱持する抱持片１２ｄの内部に形成された空隙部で十分である。
【００３１】
また、このとき更にピッチング方向の調整が必要である場合には、前記ピッチング調整用ジャッキ１５を作動させる。このピッチング調整用ジャッキ１５の作動により、同ジャッキ１５のロッド端１５ｂが前記抱持片１２ｄの底部１２ｄ−１を押圧して、第２フレーム枠体１２を上記支持部材１４の軸線回りに回動し、把持フレーム枠体２１を介して支持されるセグメント把持具２２により把持されたセグメントＳのピッチング方向の位置を微調整する。
【００３２】
次に、図示例における摺動方向の位置調整は、摺動ジャッキ１６を作動させることにより、第３フレーム枠体１３が第２フレーム枠体に架設されたガイドロッド１２ｆに案内されて摺動し、第３フレーム１３に把持フレーム枠体２１を介してセグメント把持具２２により把持されたセグメントＳをその摺動方向に調整する。
【００３３】
また、セグメントＳのヨーイング方向の調整を行おうとする場合には、上記ヨーイングジャッキ１７を作動させることにより、把持フレーム枠体２１が第２フレーム枠体に固設された支持軸部１３ｅの軸線を中心に回動して、同把持フレーム枠体２１の下部に前記支持軸部１３ｅの軸線上に設けられたセグメント把持具２２により把持されたセグメントＳのヨーイング方向の調整がなされる。
【００３４】
以上の説明は、本発明の典型的なセグメント調整機構例についてのものであるが、本発明は上記実施例に限定されず、その精神の範囲内において多様な変形が可能であることは当業者であれば容易に理解できるところであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の代表的な実施例であるセグメントエレクタの構造例を示す側面図である。
【図２】同構造例を示すトンネル軸線を正面から見た正面図である。
【図３】前記セグメントエレクタの特に調整部の内部機構を拡大して示す上面図である。
【図４】同内部機構を一部切開して示す拡大側面図である。
【図５】セグメントの把持姿勢調整の態様を示す説明図である。
【符号の説明】
１                  セグメントエレクタ
２                  旋回リング
３                  ガイドローラ
４                  旋回用油圧モータ
５                  セグメント昇降ジャッキ
６                  吊ビーム
７                  支持フレーム
１０                  位置調整部
１１                  第１フレーム枠体
１１ａ                左右側壁
１１ｂ                天板部
１１ｃ                支持ブラケット
１２                  第２フレーム枠体
１２ａ                左右側壁
１２ｂ                ブラケット
１２ｃ                後壁
１２ｄ                抱持片
１２ｄ−１            底部
１２ｄ−２            挿入筒部
１２ｅ                前壁
１２ｆ                ガイドロッド
１２ｆ′              摺動軸受
１２ｇ                支持ブラケット
１３                  第３フレーム枠体
１３ａ                案内フランジ
１３ｂ                円筒摺動部材
１３ｃ                天板部
１３ｄ                支持軸部
１３ｅ                スリーブ
１３ｅ′              下端大径部
１３ｆ                アーム
１４                  支持部材（旋回微調整用ジャッキ）
１４ａ                シリンダ部
１４ｂ                ピストン部
１４ｂ′              ピストン端
１５                  ピッチング調整用ジャッキ
１５ａ                シリンダ本体
１５ｂ                ロッド端
１６                  摺動調整用ジャッキ
１７                  ヨーイング調整用ジャッキ
２０                  セグメント把持部
２１                  把持フレーム枠体
２１ａ                一側壁側
２２                  セグメント把持具
２３                  案内筒部
３０                  セグメント振止めジャッキ
３０ａ                シリンダ部
３０ｂ                ロッド端部
３１                  可動筒部
３２                  押圧パッド
３２ａ                押圧部
３２ａ′              押圧面
１００                  シールド掘進機
１０１                  スキンプレート
１０２                  リング状の支持フレーム
Ｓ                  セグメント
【図１】
0003769662.tif 000002
【図２】
0003769662.tif 000003
【図３】
0003769662.tif 000004
【図４】
0003769662.tif 000005
【図５】
0003769662.tif 000006