(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの天井部に、シールド掘進機のエレクタ装置後部の後部作業台と後方台車とを連結する連結梁を設けるとともに、前記連結梁のトンネル幅方向の両側に移動レールをトンネル軸心方向に設け、
前記連結梁の下部に取り付けられたガイドレールに、セグメントピースを移載可能なセグメントホイストを移動自在に設け、
前記両移動レールにそれぞれ移動自在に配置された２台のマニピュレータからなる枕木敷設装置を設け、
前記枕木敷設装置に、前記移動レールに沿って移動自在な走行機台と、この走行機台に垂直軸心周りに旋回自在で水平軸心周りに回動自在に設けられた第１アームと、第１アームの先端部に水平軸心周りに折り曲げ自在に連結された第２アームと、第２アームの先端部に水平軸心周りに回動自在に設けられた保持フレームと、この保持フレームに旋回自在でかつ坑内作業台車軌条用の枕木を把持可能な枕木把持装置とを設けて、前記２台のマニピュレータを協働して駆動することにより、枕木把持装置により両側を把持された長尺の枕木を、トンネル軸心方向からトンネル幅方向に方向転換可能でかつ位置決め可能に構成した
ことを特徴とするシールド掘進機後方の坑内作業設備。
【請求項２】
移動レールは、前記連結梁の両側に設置された２本の連結歩廊の下部にそれぞれ設けられた
ことを特徴とする請求項１記載のシールド掘進機後方の坑内作業設備。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘進機の後方でトンネルの掘削を支援するシールド掘進機後方の坑内作業設備、特に坑内作業台車軌条用の枕木敷設装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、シールド工法によるトンネル掘削設備は、前部にカッタヘッドを備えたシールド掘進機の後部に、セグメントを組み立てるエレクタ装置が配設され、エレクタ装置の後部に後方作業台と後方台車が配置され、シールド本体に連結されて追従移動される。前記後方台車には、地上からセグメントを搬送するセグメント台車が到着するように構成されており、また後方作業台にはエレクタ装置にセグメントを搬入するセグメント搬入装置が設けられている。さらに後方作業台と後方台車との間には、セグメントを貯蔵するストックコンベヤと、セグメント台車により搬入されたセグメントをセグメント台車からストックコンベヤに移載するセグメントホイストとが設置されている。
【０００３】
前記後方作業台は、エレクタ装置のフレームに支持されて追従移動するものであるが、後方台車は、セグメント内面に沿って敷設された走行レールに案内されて移動するように構成される。この走行レールは、従来では地上から後方台車に搬入された鋼製枕木をセグメント用ホイストを使用して吊り上げ、人手により枕木をセグメント内の所定位置に幅方向に設置し、さらに枕木上に走行レールを取付けている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、重量も大きく長尺の枕木を狭溢な空間でワイヤーを介して吊り上げ移動させる作業は、非常に危険でかつ重労働であった。
【０００５】
本発明のうち請求項１記載の発明は、上記問題点を解決して、狭溢な空間で長尺で重量物の枕木を安全かつ精度良く設置できるシールド掘進機後方の坑内作業設備を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明に係る請求項１記載のシールド掘進機後方の坑内作業設備は、トンネルの天井部に、シールド掘進機のエレクタ装置後部の後部作業台と後方台車とを連結する連結梁を設けるとともに、前記連結梁のトンネル幅方向の両側に移動レールをトンネル軸心方向に設け、前記連結梁の下部に取り付けられたガイドレールに、セグメントピースを移載可能なセグメントホイストを移動自在に設け、前記両移動レールにそれぞれ移動自在に配置された２台のマニピュレータからなる枕木敷設装置を設け、前記枕木敷設装置に、前記移動レールに沿って移動自在な走行機台と、この走行機台に垂直軸心周りに旋回自在で水平軸心周りに回動自在に設けられた第１アームと、第１アームの先端部に水平軸心周りに折り曲げ自在に連結された第２アームと、第２アームの先端部に水平軸心周りに回動自在に設けられた保持フレームと、この保持フレームに旋回自在でかつ坑内作業台車軌条用の枕木を把持可能な枕木把持装置とを設けて、前記２台のマニピュレータを協働して駆動することにより、枕木把持装置により両側を把持された長尺の枕木を、トンネル軸心方向からトンネル幅方向に方向転換可能でかつ位置決め可能に構成したものである。
【０００７】
上記構成によれば、トンネルに沿って軸心方向に搬送されてきた長尺の枕木を、２台のマニピュレータにより両側を把持し、持ち上げて両マニピュレータを協動させることにより、トンネル幅方向に９０°旋回して高精度で位置決め設置することができる。したがって、狭溢な空間であっても長尺で重量物である枕木を安全かつ精度良く設置することができる。
【０００８】
またトンネル内の天井部にセグメントホイストを配置するとともに、その両側にそれぞれマニピュレータを配置したので、狭溢なトンネル内の空間を有効に利用して長尺の枕木を方向転換し位置決め設置することができ、後方作業を改善することができる。
【０００９】
また請求項２記載のシールド掘進機後方の坑内作業設備は、請求項１記載の構成において、移動レールは、前記連結梁の両側に設置された２本の連結歩廊の下部にそれぞれ設けられたものである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
ここで、本発明に係るシールド掘進機後方の坑内作業設備の実施の形態を図１〜図６に基づいて説明する。
【００１１】
図１および図２に示すように、１はシールド工法によりトンネルを掘削するシールド掘進機で、シールド本体２の前部にはトンネル軸心周りに旋回駆動されるカッタヘッド３が配設され、シールド本体２の後部には、掘削したトンネルの内面に一次覆工用セグメント４を組み立てるエレクタ装置５が配設されている。図示しないが、シールド本体２には、カッタヘッド３の後部に切羽崩壊土圧を保持する圧力室が形成されるとともに、圧力室内に取り込まれた掘削土砂をスラリー状にして排出するため送泥管および排泥管からなる排出装置が設けられている。またシールド本体２内にカッタヘッド３を回転駆動するためのカッタ回転駆動装置も配設され、エレクタ装置５により組み立てられたセグメント４を反力受けとしてシールド本体２を推進させる複数の推進ジャッキ６も配設されている。
【００１２】
エレクタ装置５の後部には、後方作業台１１が連結支持されており、この後方作業台１１から後方に所定距離離れた位置に、鋼製の枕木１２を介して敷設された外側の走行レール１３Ａ上を移動自在な後方台車１４が配置され、後方作業台１１と後方台車１４とが天井部に配置された連結梁１５を介して連結されている。また鋼製の枕木１２を介して敷設された内側の走行レール１３Ｂには、複数のセグメント台車１６が移動自在に配置され、地上側から搬入されたセグメントピース４ａや枕木１２、走行レール１３Ａ，１３Ｂを逐次搬入する。
【００１３】
前記後方作業台１１と後方台車１４の間には、セグメントピース４ａを貯蔵するストックコンベヤ１７が配置されており、また後方作業台１１の下部には、ストックコンベヤ１７からエレクタ装置５にセグメントピース４ａを搬入するセグメント搬入装置１８が設置されている。また前記連結梁１５には、その下部に取付けられたガイドレール２０に案内されて移動自在なセグメント用ホイスト１９が配置され、このセグメント用ホイスト１９により、セグメント台車１６で運ばれてきたセグメントピース４ａを吊り下げてストックコンベヤ１７に移載することができる。
【００１４】
また、後方作業台１１と作業台車１４の間には、連結梁１５の下部両側に所定間隔をあけて作業員が通行できる連絡歩廊２１Ａ，２１Ｂが連結されており、この連絡歩廊２１Ａ，２１Ｂの下部に、枕木敷設装置２２が配置されている。
【００１５】
この枕木敷設装置２２は、図３，図４に示すように、トンネル軸心方向の移動レール２３Ａ，２３Ｂに沿ってそれぞれトンネル軸心方向に移動自在に配置された２台の多関節マニピュレータ２４Ａ，２４Ｂにより構成されている。これら多関節マニピュレータ２４Ａ，２４Ｂは同一構成であるため、一方のみを説明して他方の説明は省略する。
【００１６】
すなわち、多関節マニピュレータ２４Ａは、連絡歩廊２１Ａの下部に沿って設置された左右一対の移動レール２３Ａに案内されて走行装置２５により移動自在な走行機台２６と、これら走行機台２６に旋回駆動装置２７により垂直軸心周りに旋回自在に設けられた旋回台２８と、この旋回台２８のブラケット２８ａに第１水平軸２９を介して水平軸心周りに回動自在に設けられた第１アーム３０と、第１アーム３０を所定範囲で上下に回動させる第１アーム駆動シリンダ３１と、第１アーム３０の先端部に第２水平軸３２を介して折り曲げ自在に連結された第２アーム３３と、第２アーム３３を所定範囲で上下に回動させる第２アーム駆動シリンダ３４と、第２アーム３３の先端部に第３水平軸３５を介して揺動自在に支持された保持フレーム３６と、この保持フレーム３６に垂直軸心周りに回動自在に支持された回動フレーム３７に設けられた枕木把持装置３８とで構成されている。
【００１７】
前記走行機台２６には、Ｈ型の移動レール２３Ａ，２３Ａの下部フランジの上面および下面にそれぞれ当接する走行車輪４１が配置されている。また走行装置２５は、移動レール２３Ａ，２３Ａ間の連結梁１５の底面に敷設された走行用ラック４２と、この走行用ラック４２に噛合する走行用ピニオン４３およびその駆動用モータ４４とで構成される。
【００１８】
また、旋回駆動装置２７は、走行機台２６に回転自在に垂下された旋回軸２８ａに大ギヤ２７ａが取り付けられ、旋回台２８に大ギヤ２７ａに噛合する旋回ピニオン２７ｂとその駆動モータ２７ｃが設けられている。
【００１９】
さらに前記保持フレーム３６は、円筒状に形成されて外側面に一対の第３水平軸３５，３５が突設されている。そして保持フレーム３６内に回動フレーム３７が垂直軸心周りに所定範囲で回動自在に支持されている。また枕木把持装置３８は、回動フレーム３７内に支持軸４５，４５を介して回動自在に支持された一対の把持ハンド４６，４６と、回動フレーム３７上に垂設された開閉シリンダ４７と、開閉シリンダ４７のピストンロッドに連結されて昇降自在な押さえ部材４８と、前記押さえ部材４８と把持ハンド４６，４６の受動端とをそれぞれピン連結する一対の開閉リンク４９，４９とで構成され、開閉シリンダ４７を伸縮駆動することにより、把持ハンド４６を開閉するとともに押さえ部材４８を昇降して枕木１２の上フランジを把持開放することができる。
【００２０】
この２台の多関節マニピュレータ２４Ａ，２４Ｂは、配置間隔とアーム３０，３３の回動角や長さを設定し、協働して駆動することにより、一対の把持ハンド４６で長尺の枕木１２の両側を把持し、セグメント台車１６で搬入された枕木１２をトンネル軸心方向から、トンネル幅方向に９０度方向転換可能でかつ敷設位置に高精度で位置決めすることができる。
【００２１】
組み立てられたセグメント４の枕木１２の設置位置には、図５，図６に示すように、設置穴５１が形成され、設置穴５１に装着される固定金具５２ａと、この固定具５２ａにボルト５２ｂ止めされる受け具５２ｃからなる枕木支持金具５２が装着されている。
【００２２】
上記構成において、地上側から搬入された枕木１２は、セグメント台車１６に搭載されて後方台車１４位置まで搬送される。すると、走行装置２５により２台の多関節マニピュレータ２４Ａ，２４Ｂがセグメント台車１６の上方まで移動し、アーム３０，３３を伸ばして把持ハンド４６により枕木１２を把持し、セグメント台車１６から持ち上げる。そして走行機台２６を干渉のないところまで移動した後、旋回駆動装置２７，２７により両旋回台２８をそれぞれ旋回駆動して、枕木１２をトンネル軸心方向からトンネル幅方向に９０度方向転換し、次いで設置位置まで移動して位置決めし、枕木１２の両端部を枕木支持金具５２上に下ろしてボルト・ナットなどの固定具で固定する。
【００２３】
上記実施の形態によれば、セグメントホイスト１９の下部両側の連絡歩廊２１Ａ，２１Ｂの下部空間を有効に利用して設置された２台の多関節マニピュレータ２４により、長尺で大重量の枕木１２を９０度方向転換して精度良く位置決め設置することができる。したがって、狭溢な空間での危険な作業を機械化、自動化することができて、走行レール１３Ａ，１３Ｂの枕木設置作業を  能率良く安全に行うことができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上に述べたごとく本発明の請求項１記載の発明によれば、トンネルに沿って軸心方向に搬送されてきた長尺の枕木を、２台のマニピュレータにより両側を把持し、持ち上げて両マニピュレータを協動させることにより、トンネル幅方向に９０°旋回して高精度で位置決め設置置することができる。したがって、狭溢な空間であっても長尺で重量物である枕木を安全かつ精度良く設置することができる。
【００２５】
またトンネル内の天井部にセグメントホイストを配置するとともに、その両側にそれぞれマニピュレータを配置したので、狭溢なトンネル内の空間を有効に利用して長尺の枕木を方向転換し位置決め設置することができ、後方作業を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るシールド掘進機後方の坑内作業設備の実施の形態を示す横断面図である。
【図２】同坑内作業設備を示す縦断面図である。
【図３】同坑内作業設備の枕木敷設装置のマニピュレータを示す正面図である。
【図４】同マニピュレータを示す側面図である。
【図５】同坑内作業設備の枕木支持金具を示す側面図である。
【図６】同坑内作業設備の枕木支持金具を示す平面図である。
【符号の説明】
１    シールド掘進機
２    シールド本体
３    カッタヘッド
４    セグメント
４ａ  セグメントピース
５    エレクタ装置
１１    後方作業台
１２    枕木
１３    走行レール
１４    後方台車
１６    セグメント台車
１９    セグメントホイスト
２１Ａ，２１Ｂ  連絡歩廊
２２    枕木敷設装置
２３Ａ，２３Ｂ  移動レール
２４Ａ，２４Ｂ  多関節マニピュレータ
２５    走行装置
２６    走行機台
２７    旋回装置
２８    旋回台
３０    第１アーム
３３    第２アーム
３８    枕木把持装置
４６    把持ハンド
【図１】
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【図２】
0003859336.tif 000003
【図３】
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【図４】
0003859336.tif 000005
【図５】
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【図６】
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