セグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造
【課題】曲げ加工台の上面に重ねて配置される主桁部材の重ね高さを、押し金型の厚さに相当する高さとなるように容易に調整できるセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造を提供する。
【解決手段】セグメント主桁曲げ加工装置１０において用いる主桁部材の重ね構造１０であって、主桁曲げ加工装置１０は、曲げ加工台１４と、先端部分に凸曲面１５ａを備える押し金型１５と、主桁部材１２の押し金型１５とは反対側の側面の両端部に配置された回転コロ部材１６とからなる。主桁部材１２は帯板形状を有しており、これと同様の幅ｂを有する高さ調整用駒形ライナー３１を主桁部材１２の長手方向に連設配置することで形成される高さ調整層３２を、複数枚重ねて配置された主桁部材１２の例えば最上層として設けることにより、高さ調整層３２を含めた主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1が、押し金型１５の厚さｔに相当する高さとなるように調整する。
【解決手段】セグメント主桁曲げ加工装置１０において用いる主桁部材の重ね構造１０であって、主桁曲げ加工装置１０は、曲げ加工台１４と、先端部分に凸曲面１５ａを備える押し金型１５と、主桁部材１２の押し金型１５とは反対側の側面の両端部に配置された回転コロ部材１６とからなる。主桁部材１２は帯板形状を有しており、これと同様の幅ｂを有する高さ調整用駒形ライナー３１を主桁部材１２の長手方向に連設配置することで形成される高さ調整層３２を、複数枚重ねて配置された主桁部材１２の例えば最上層として設けることにより、高さ調整層３２を含めた主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1が、押し金型１５の厚さｔに相当する高さとなるように調整する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの覆工体を形成するセグメントの主桁部材をトンネル横断面の曲線に沿うように曲げ加工するセグメント主桁曲げ加工装置において用いられる主桁部材の重ね構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばシールド掘進機によるシールドトンネルの内壁面を覆う覆工体として、セグメントを用いたものが一般的に知られている。セグメントは、例えば円形断面を有するシールドトンネルのトンネル横断面の曲線に沿って湾曲する弧状の断面形状を備えており、複数のセグメントを周方向に接合一体化してリング状に組み立てると共に、シールド掘進機の掘進に伴って、当該シールド掘進機の後方にセグメントによるリングを順次連設して組み立ててゆくことによって、これらが軸方向に一体化された一次覆工体をトンネルの内壁面を覆って形成するものである。
【０００３】
また、セグメントは、トンネル横断面の形状や大きさ等に応じて種々のものが用いられているが、好ましくは、鋼殻セグメントと呼ばれる、トンネル横断面の曲線に沿った形状を有するように湾曲形成された帯板形状の鋼材からなる複数の主桁部材と、間隔をおいて平行に配置したこれらの主桁部材の外側面を覆って一体として接合されることにより、弧状に湾曲する外周面を形成する外殻部材とからなるセグメントが用いられることが多い（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０４９５７号公報
【特許文献２】特開２００８−２５５６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、セグメントを構成する帯板形状の主桁部材は、一般に、例えば６．４〜１６０ｍｍ程度の厚さを有する鋼板から、公知の厚板ガス切断装置を用いて、トンネル横断面の曲線に沿った所望のアール形状となるようにガスカットして切り出すことで製造していたが、このような加工方法では、鋼板から端材が生じやすくなって歩留まりが悪くなる。
【０００６】
これに対して、鋼板から主桁部材を直線状の帯板形状となるように切り出すと共に、直線状に切り出したこれらの主桁部材を、プレス装置やローラ等を用いた、いわゆるロールベンダーによって、トンネル横断面の曲線に沿った湾曲形状に曲げ加工する製造方法が、例えば（社）土木学会・（社）日本下水道協会共編「シールド工事用標準セグメント」に規定されているが、このような製造方法では、一度に１〜３枚程度の主桁部材しか曲げ加工できないため、生産性に劣ると共に、曲げ加工時の厚さ方向への拘束が不十分であるため、加工時の曲りや捩れ等の影響によって、平坦な上下の面に凹凸変形が生じやすく、加工後の平坦精度に劣ることになる。
【０００７】
このため、本願発明者は、図１に示すような、平坦な上面１４ａを有する曲げ加工台１４と、トンネル横断面の曲線に沿った凸曲面１５ａを進退方向Ｘの先端面に備え、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａに沿って進退することにより、曲げ加工台１４の上面１４ａに一又は複数枚重ねて配置された主桁部材１２の側面を押し込んで湾曲させる押し金型１５と、主桁部材１２の押し金型１５とは反対側の側面の両端部に配置され、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａと垂直な回転軸ｚを有するように回転可能に支持されて曲げ加工台１４に取り付けられた回転コロ部材１６と、曲げ加工台１４の上方に上下方向に移動可能に配置され、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａとの間に一又は複数枚重ねて配置された主桁部材１２を挟み込む平坦な下面１７ａ（図６参照）を有するクランプ盤１７とを含むセグメント主桁曲げ加工装置１０を開発した。
【０００８】
このようなセグメント主桁曲げ加工装置１０では、主桁部材１２は、曲げ加工台１４の上面１４ａから上方に突出する回転コロ部材１６の高さに相当する重ね高さを有するように一又は複数重ねた状態で曲げ加工台１４の上面１４ａに設置して、同様の厚さを有する押し金型１５によってその側面を押し込むことにより、一又は複数枚を同時に曲げ加工することが望ましいが、主桁部材１２の厚さによっては、回転コロ部材１６の高さや押し金型１５の厚さに相当する重ね高さに重ねることができない場合がある。
【０００９】
このような場合に、回転コロ部材１６や押し金型１５を、その都度、高さや厚さの異なるものに交換していたのでは、多くの手間を要することになる。また一又は複数重ねた主桁部材１２の重ね高さの方が低い状態のまま、押し金型１５を主桁部材１２の側面に押し込んで曲げ加工を行うと、厚さ方向への拘束が不十分になって、上下の面に凹凸変形が生じる惧れがある。
【００１０】
本発明は、曲げ加工台の上面に一又は複数枚重ねて配置される主桁部材の全体の重ね高さを、押し金型の厚さに相当する所定の高さとなるように容易に調整することのできるセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、トンネルの覆工体を形成するセグメントの主桁部材をトンネル横断面の曲線に沿うように一又は複数枚同時に曲げ加工するセグメント主桁曲げ加工装置において用いられ、曲げ加工台の平坦な上面に重ねて配置された一又は複数枚の主桁部材の全体の重ね高さが、押し金型の厚さに相当する所定の高さとなるように調整する主桁部材の重ね構造であって、前記セグメント主桁曲げ加工装置は、平坦な上面を有する前記曲げ加工台と、トンネル横断面の曲線に沿った凸曲面を進退方向の先端面に備え、前記曲げ加工台の平坦な上面に沿って進退することにより、前記曲げ加工台の上面に一又は複数枚重ねて配置された前記主桁部材の側面を押し込んで湾曲させる押し金型と、前記主桁部材の前記押し金型とは反対側の側面の両端部に配置され、前記平坦な上面と垂直な回転軸を有するように回転可能に支持されて前記曲げ加工台に取り付けられた回転コロ部材と、前記曲げ加工台の上方に上下に進退可能に配置され、前記曲げ加工台の平坦な上面との間に前記一又は複数枚重ねて配置された主桁部材を挟み込む平坦な下面を有するクランプ盤とを含んでおり、前記主桁部材は、直線状の帯板形状を有しており、該帯板形状と同様の幅を有する高さ調整用駒形ライナーを前記主桁部材の長手方向の略全体に亘って連設配置することで形成される高さ調整層を、一又は複数枚重ねて配置された前記主桁部材の最上層及び／又は最下層及び／又は中間層として設けることにより、前記高さ調整層を含めた前記主桁部材の全体の重ね高さが前記所定の高さとなるように調整するセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【００１２】
そして、本発明のセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造は、前記高さ調整用駒形ライナーが、前記主桁部材の帯板形状と同様の幅を有する矩形又は正方形の平面形状を備えていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造は、前記高さ調整用駒形ライナーが、隣接する該高さ調整用駒形ライナーとの間に隙間を設けた状態で前記主桁部材の長手方向の略全体に亘って連設配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造によれば、曲げ加工台の上面に一又は複数枚重ねて配置される主桁部材の全体の重ね高さを、押し金型の厚さに相当する所定の高さとなるように容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係る主桁部材の重ね構造を用いたセグメント主桁曲げ加工装置の構成を説明する略示斜視図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態に係る主桁部材の重ね構造を用いたセグメント主桁曲げ加工装置の構成を説明する、図１のＡ部の部分破断略示斜視図である。
【図３】本発明の好ましい一実施形態に係る主桁部材の重ね構造の構成を説明する略示斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は主桁部材の重ね構造の他の好ましい形態を例示する略示斜視図である。
【図５】セグメント主桁曲げ加工装置を用いて主桁部材を曲げ加工する状況を説明する断面図である。
【図６】セグメント主桁曲げ加工装置を用いて主桁部材を曲げ加工する状況を説明する断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、セグメント主桁曲げ加工装置を用いて主桁部材を曲げ加工する状況を説明する略示平面図である。
【図８】主桁部材と外殻部材とからなるセグメントを例示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の好ましい一実施形態に係る主桁部材の重ね構造３０は、図１及び図２に示すように、主桁曲げ加工装置１０として、例えばシールド掘進機によるシールドトンネルの内壁面を覆う一次覆工体を形成する図８に示すようなセグメント１１の、円弧形状を有する主桁部材１２を効率良く且つ高品質に曲げ加工するためのセグメント主桁曲げ加工装置１０において用いられるものである。ここで、セグメント１１は、シールドトンネルのトンネル横断面の曲線に沿うような曲率で湾曲形成された帯板形状の鋼材からなる複数の主桁部材１２と、間隔をおいて平行に配置されたこれらの主桁部材１２の外側面を覆って一体として接合されて、弧状に湾曲する外周面を形成する外殻部材１３とからなるものである。また複数のセグメント１１が周方向に接合一体化されてリング状に組み立てられると共に、シールド掘進機の掘進に伴って、当該シールド掘進機の後方にセグメント１１によるリングを順次連設して組み立ててゆくことによって、これらが軸方向に一体化した一次覆工体がシールドトンネルの内壁面を覆って形成されることになる。
【００１７】
そして、本実施形態の主桁部材の重ね構造３０は、シールドトンネルの覆工体を形成するセグメント１１の主桁部材１２をトンネル横断面の曲線に沿うように複数枚同時に曲げ加工するセグメント主桁曲げ加工装置１０において用いられ、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａに重ねて配置された複数枚の主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1（図５参照）が、押し金型１５の厚さｔ（図６参照）に相当する所定の高さとなるように調整する重ね構造であって、セグメント主桁曲げ加工装置１０は、図１及び図２に示すように、平坦な上面１４ａを有する曲げ加工台１４と、トンネル横断面の曲線に沿った凸曲面１５ａを進退方向Ｘの先端面に備え、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａに沿って進退することにより、曲げ加工台１４の上面１４ａに複数枚重ねて配置された主桁部材１２の側面を押し込んで湾曲させる押し金型１５と、主桁部材１２の押し金型１５とは反対側の側面の両端部に配置され、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａと垂直な回転軸ｚを有するように回転可能に支持されて曲げ加工台１４に取り付けられた回転コロ部材１６と、曲げ加工台１４の上方に上下方向に移動可能に配置され、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａとの間に複数枚重ねて配置された主桁部材１２を挟み込む平坦な下面１７ａ（図６参照）を有するクランプ盤１７とを含んで構成される。また、主桁部材１２は、直線状の帯板形状を有しており、図３に示すように、この帯板形状と同様の幅ｂを有する高さ調整用駒形ライナー３１を主桁部材１２の長手方向の略全体に亘って連設配置することで形成される高さ調整層３２を、複数枚重ねて配置された主桁部材１２の最上層及び／又は最下層及び／又は中間層（図３では最上層）として設けることにより、高さ調整層３２を含めた主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1が、押し金型１５の厚さｔに相当する所定の高さとなるように調整するようになっている。
【００１８】
さらに、本実施形態では、押し金型１５は、回転コロ部材１６の高さｈ2（図５参照）に相当する厚さｔ（図６参照）を有しており、複数枚の主桁部材１２を、回転コロ部材１６の高さｈ2及び押し金型１５の厚さｔに相当する重ね高さ（高さ調整層３２を含めた全体の重ね高さ）ｈ1で曲げ加工台１４の上面１４ａに配置することにより、これらの積み重ねた主桁部材１２の上面（高さ調整用駒形ライナー３１の上面３１ａ）をクランプ盤１７の下面１７ａと密着又は略密着させた状態で、押し金型１５によって主桁部材１２を湾曲させるようになっている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、曲げ加工装置１０によって曲げ加工が施される主桁部材１２は、例えば厚さが６．４〜１６０ｍｍ程度の鋼製プレート部材から、例えば１００〜５００ｍｍ程度の幅の直線状の帯板形状を有するように、端材を少なくして効率良く複数枚に切り出されたものであり、セグメント１１の弧の長さに相当する、例えば２０００〜６０００ｍｍ程度の長さを有している（図８（ａ），（ｂ）参照）。また、主桁部材１２は、高さ調整層３２を含めた全体の重ね高さｈ1（図５参照）が、曲げ加工装置１０における曲げ加工台１４の上面１４ａから上方に突出する回転コロ部材１６の高さｈ2に相当する、当該回転コロ部材１６の高さｈ2よりも極僅か高い高さとなるように（回転コロ部材１６の回転が阻害されないように極僅かな隙間を残すため）、例えば１〜２５枚程度（本実施形態では５枚）重ね合わせた状態で曲げ加工台１４の上面１４ａに設置されるようになっており、同様の厚さｔを有する押し金型１５によってその側面が押し込まれることにより（図６、図７（ｂ）参照）、複数枚が同時に曲げ加工されることになる。
【００２０】
そして、本実施形態の主桁部材の重ね構造３０は、図３に示すように、５枚重ねた主桁部材１２の上面に、全体の重ね高さｈ1が押し金型１５に厚さｔと同様の高さとなるように、高さ調整用駒形ライナー３１を主桁部材１２の長手方向の略全体に亘って連設配置することで形成される高さ調整層３２を、最上層として重ね合わせることによって構成されている。
【００２１】
高さ調整用駒形ライナー３１は、鉄板、鋼板等の金属板や、ゴム板、セラミック板、プラスチック板等からなり、本実施形態では、高さ調整用駒形ライナー３１は、主桁部材１２の帯板形状と同様の幅ｂを有する、好ましくは矩形又は正方形の平面形状を有している。また高さ調整用駒形ライナー３１は、厚さの異なる複数の種類のものを用意しておき、主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1が押し金型１５の厚さｔと同様の高さとなるよう調整すべき高さに応じて、所定の厚さのものが適宜選択される。そして、選択した所定の厚さの高さ調整用駒形ライナー３１を、対向する一対の辺を主桁部材１２の両側の側辺に沿わせつつ、多数枚、主桁部材１２の長手方向に連設配置することによって、高さ調整層３２が形成されることになる。
【００２２】
また、高さ調整用駒形ライナー３１は、隣接する高さ調整用駒形ライナー３１との間に５〜２０ｍｍ程度の隙間を設けた状態で主桁部材１２の長手方向の略全体に亘って連設配置されていることが好ましい。隣接する高さ調整用駒形ライナー３１の間に隙間を保持しておくことにより、主桁部材１２を湾曲させる際に、湾曲形状の内側部分で隣接する高さ調整用駒形ライナー３１の対向する端面同士が圧接することによって高さ調整用駒形ライナー３１が破損するのを、効果的に回避することが可能になる。高さ調整用駒形ライナー３１は、例えば粘着剤等を用いて主桁部材１２の上面に仮止めした状態で取り付けておくことが好ましい。
【００２３】
さらに、本実施形態では、高さ調整用駒形ライナー３１を主桁部材１２の長手方向の略全体に亘って連設配置することで形成される高さ調整層３２は、図３に示すように、重ねた主桁部材１２の上面に最上層として設けることができる他、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、最下層として設けたり、最上層と最下層の双方に設けることもできる。また重ねた主桁部材１２の中間に挟み込むようにして、中間層として設けることも可能である。
【００２４】
本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０を構成する曲げ加工台１４は、図１及び図２に示すように、矩形形状を有する金属製の加工台であり、その上面１４ａが平坦な且つ平滑なスライド載置面となっている。曲げ加工台１４の上面１４ａには、曲げ加工が施される上述の複数枚の主桁部材１２が上下に積み重ねられた状態で載置されると共に、押し金型１５が、その下面を当該上面１４ａに密着又は略密着させた状態で、進退方向Ｘにスライド移動するようになっている。
【００２５】
また、曲げ加工台１４の、押し金型１５の進退方向Ｘと対向する後部には、図５及び図６にも示すように、反力台１９が、曲げ加工台１４よりも一段高い高さで曲げ加工台１４と一体として設けられている。さらに、曲げ加工台１４及び反力台１９の両側の側部には、押し金型ガイド部２１とクランプ盤ガイド部２２とからなる側壁盤２０が、曲げ加工台１４及び反力台１９と一体として設けられている（図１、図２参照）。
【００２６】
そして、曲げ加工台１４の上面１４ａにおける、反力台１９と一対の側壁盤２０とが交差する両側の角部分には、後述するように、各々支承盤２３が設けられており、これらの支承盤２３に支持されて取り付けられたコロ受けブロック２４を介して、回転コロ部材１６が回転可能に設けられている。また、側壁盤２０のクランプ盤ガイド部２２に案内されて、クランプ盤１７が、後述するクランプ反力盤２５と共に、曲げ加工台１４及び反力台１９の上方を、押し金型１５の進退方向Ｘに沿った前後方向にスライド移動できるようになっている。さらに、側壁盤２０の押し金型ガイド部２１に案内されて、押し金型１５が、後述する金型反力盤２６及びジャッキボックス２７と共に、押し金型１５の進退方向Ｘに沿った前後方向にスライド移動できるようになっている。
【００２７】
本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０を構成する押し金型１５は、回転コロ部材１６の高さｈ2と同様の厚さｔを有する金属製の厚板部材あり、その進退方向Ｘの前方の先端面が、セグメント１１を設置すべきトンネル横断面の曲線に沿った凸曲面１５ａとなっている。また押し金型１５は、これの後方に設けられたジャッキボックス２７内に設置された、公知の油圧ジャッキ等からなる複数の押し出しジャッキ（図示せず）によって、進退方向Ｘに押し出したり後退させたりすることができるようになっている。
【００２８】
さらに、ジャッキボックス２７の後方には、金型反力盤２６が設けられていて、押し金型１５を押し出して凸曲面１５ａを主桁部材１２の側面に押し込むことで主桁部材１２を湾曲させる際の反力を、金型反力盤２６によって受けることができるようになっている。さらにまた、金型反力盤２６の押し金型ガイド部２１に沿った後方へのスライド移動によって押し金型１５を一体として後退させることにより、押し金型１５と反力台１９との間に相当の大きさの作業空間を保持して、曲げ加工台１４の上面１４ａへの主桁部材１２の設置作業や、曲げ加工した後の主桁部材１２の取出し作業を、速やかに行うことができるようになっている。
【００２９】
なお、本実施形態では、押し金型１５の先端面の凸曲面１５ａは、セグメント１１を設置すべきトンネル横断面の曲線の曲率に応じて、その曲率を適宜変更できるように構成しておくことが好ましい。
【００３０】
本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０を構成する回転コロ部材１６は、金属製の部材であり、図５、図６、及び図７（ａ），（ｂ）に示すように、円形断面の弧状部分を弓形に切り欠いて平坦な受け面１８を形成した略円柱形状を有している。一対の回転コロ部材１６は、コロ受けブロック２４の端面を凹状に切り欠いて形成された、回転コロ部材１６の径と同様の内径を有すると共に中心角が１８０°を僅かに超える形状の円弧状切欠き部２８に収容されていることにより、平坦な受け面１８を押し金型１５の進退方向Ｘと対向させて配置した状態で、曲げ加工台１４の上面１４ａと垂直な回転軸ｚを中心として回転可能に取り付けられている。
【００３１】
また、一対の回転コロ部材１６は、これらが装着されたコロ受けブロック２４が、曲げ加工台１４の上面１４ａにおける反力台１９と一対の側壁盤２０とが交差する両側の角部分に配置された支承盤２３と一体として接合されていることにより、主桁部材１２の側面への押し金型１５の押し込みに伴って負荷される主桁部材１２の両端からの荷重を、回転コロ部材１６、コロ受けブロック２４、及び支承盤２３を介して反力台１９に伝達するとにより、当該反力台１９によって効果的に支持させることができるようになっている。
【００３２】
ここで、コロ受けブロック２４及び支承盤２３によって支持されて、一対の回転コロ部材１６が主桁部材１２の押し金型１５とは反対側の側面の両端部に配置されていることにより、図７（ａ），（ｂ）に示すように、曲げ加工台１４の上面１４ａに配置された主桁部材１２の後方の部分には、反力台１９との間に、曲げ加工される主桁部材１２の中間部分を押し出すための相当の間隔が保持されることになる。また押し金型１５の押し込みによって主桁部材１２が湾曲するのに伴って、一対の回転コロ部材１６が内側に回転することにより、主桁部材１２の曲げ加工をスムーズに行うことが可能になる。
【００３３】
さらに、一対の回転コロ部材１６は、平坦な受け面１８を介して主桁部材１２の両端部を支持していることにより、主桁部材１２からの受圧面積を広くして、より安定した状態で主桁部材１２の曲げ加工を行うことが可能になると共に、回転コロ部材１６と主桁部材１２の側面との接触部分に過度の荷重が負荷されて主桁部材１２の側面や回転コロ部材１６が変形するのを、効果的に回避することが可能になる。
【００３４】
本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０を構成するクランプ盤１７は、図５、図６、及び図７（ａ），（ｂ）に示すように、横長矩形の平面形状を有すると共に相当の厚さを備える、扁平な直方体形状の金属製の部材である。また、クランプ盤１７は、複数の昇降ジャッキ２９を介して、一対の側壁盤２０のクランプ盤ガイド部２２に案内されて押し金型１５の進退方向Ｘに沿った前後方向にスライド移動可能な、例えば金属盤からなるクランプ反力盤２５と連結しており、例えば油圧ジャッキからなる昇降ジャッキ２９の伸縮駆動によって、下面１７ａが反力台１９の上方に配置される高さ位置から、下面１７ａが回転コロ部材１６の上端面と密着する高さ位置まで、上下方向に昇降移動することができるようになっている。
【００３５】
また、クランプ盤１７は、両側の一対の側壁盤２０の間隔よりも僅かに短い長さを有していて、図１、図２、及び図５に示すクランプ反力盤２５がクランプ盤ガイド部２２の後部に配置された状態では、一対の側壁盤２０と反力台１９とクランプ反力盤２５とによって周囲を囲まれる空間にクランプ盤１７が収容されるようになっており、図６に示すクランプ反力盤２５と共にクランプ盤１７がクランプ盤ガイド部２２の前部に配置された状態では、反力台１９の前方において回転コロ部材１６の上端面や、積み重ねられた主桁部材１２の最上層の高さ調整用駒形ライナー３１の上面３１ａに下面１７aが密着するまで、クランプ盤１７を下方に移動させることができるようになっている。
【００３６】
上述の構成を有する本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０を用いて、複数枚の主桁部材を同時に曲げ加工するには、図１及び図５に示すように、押し金型１５及び金型反力盤２６を進退方向Ｘの後方に後退させると共に、クランプ盤１７及びクランプ反力盤２５をクランプ盤ガイド部２２の後部に配置した状態で、多数の高さ調整用駒形ライナー３１による最上層の高さ調整層３２と共に、５枚重ね合わせた主桁部材１２を、これらの後側の側面の両端部を回転コロ部材１６の平坦な受け面１８に押し当てつつ、曲げ加工台１４の上面１４ａに設置する。しかる後に、図６に示すように、クランプ盤１７及びクランプ反力盤２５をクランプ盤ガイド部２２に沿って移動してこれの前部に配置した状態で、昇降ジャッキ２９を伸長してクランプ盤１７を下降させることにより、これの下面１７ａを回転コロ部材１６の上端面、及び最上層の高さ調整層３２の高さ調整用駒形ライナー３１の上面３１ａに密着又は略密着させた状態とする。
【００３７】
これによって、５枚重ね合わせた主桁部材１２は、高さ調整層３２を介在させて、上下の面が曲げ加工台１４の上面１４ａとクランプ盤１７の下面１７ａとによって密着又は略密着した状態で挟まれると共に、曲げ加工台１４とクランプ盤１７との間には、押し金型１５を挿入することが可能な、押し金型１５の厚さｔ（主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1）と略同様の高さの空間が保持されることになる。この状態で、図６及び図７（ｂ）に示すように、押し金型１５及び金型反力盤２６を進退方向Ｘに前進させると共に、ジャッキボックス２７内の押し出しジャッキを駆動して押し金型１５を押し出すことにより、重ね合わせた主桁部材１２の側面を進退方向Ｘに押し込んで、主桁部材１２を５枚同時に曲げ加工する。
【００３８】
ここで、押し金型１５を主桁部材１２の側面に押し込んで主桁部材１２が湾曲した後の図７（ｂ）に示す状態では、高さ調整層３２を構成する各高さ調整用駒形ライナー３１は、各々、対向する一対の辺を主桁部材１２の両側の側辺に沿わせながら、隣接する高さ調整用駒形ライナー３１の間の隙間の間隔が、湾曲した主桁部材１２の外側部分で内側部部分よりも広がった状態で、湾曲変形することなく、主桁部材１２の湾曲形状に沿って連設配置されることになる。したがって、各高さ調整用駒形ライナー３１は、主桁部材１２の上面から取り外した後に、他の湾曲すべき主桁部材１２に転用して用いることが可能になる。
【００３９】
そして、上述のように、本実施形態では、セグメント主桁曲げ加工装置１０は、高さ調整用駒形ライナー３１による高さ調整層３２と共に重ね合わせた主桁部材１２を、上下の面を曲げ加工台１４の上面１４ａ及びクランプ盤１７の下面１７ａに各々密着又は略密着させつつこれらの間に挟み込んだ状態で、押し金型１５による複数枚の主桁部材１２の曲げ加工を同時に行うので、曲げ加工時に厚さ方向への十分な拘束力を付与して、加工時の曲り、捩れ、歪等の影響によって平坦な上下の面に凹凸変形が生じるのを効果的に回避することが可能になる。また、主桁部材１２が曲げ加工前の素材の段階で凹凸変形している場合でも、曲げ加工に伴ってこれらの変形を矯正して、平坦精度を向上させることも可能である。
【００４０】
したがって、本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０によれば、金属板から直線状の帯板形状となるように切り出した主桁部材１２を、複数枚同時に、上下の面に良好な平坦精度を保持した状態で、効率良く曲げ加工することが可能になる。
【００４１】
また、本実施形態の重ね構造３０によれば、直線状の帯板形状を有する主桁部材１２と同様の幅ｂを有する高さ調整用駒形ライナー３１を連設配置することで形成される高さ調整層３２を、複数枚重ねて配置された主桁部材１２の最上層及び／又は最下層及び／又は中間層として設けるようになっているので、高さ調整層３２を構成する高さ調整用駒形ライナー３１の高さを適宜選択することによって、高さ調整層３２を含めた主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1を、押し金型１５の厚さｔに相当する所定の高さとなるように容易に調整することが可能になる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、受け金型を用いることなく、重ね合わせた主桁部材１２の両端部を回転コロ部材１６によって支持した状態で曲げ加工を行うので、主桁部材１２の曲率等に応じてその都度受け金型を交換する作業を要することなく、段取替えを容易にして、曲率等の変更に容易に対応することが可能になると共に、金型の製作費や段取替えの費用を効果的に低減することが可能になる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、高さ調整用駒形ライナーは、矩形又は正方形以外のその他の平面形状を備えていても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０ セグメント主桁曲げ加工装置
１１ セグメント
１２ 主桁部材
１４ 曲げ加工台
１５ 押し金型
１５ａ 押し金型の凸曲面
１６ 回転コロ部材
１７ クランプ盤
２６ 金型反力盤
２７ ジャッキボックス
２９ 昇降ジャッキ
３０ 主桁部材の重ね構造
３１ 高さ調整用駒形ライナー
３２ 高さ調整板の調整高さ
Ｘ 進退方向
ｚ 回転軸
ｈ1 主桁部材の全体の重ね高さ
ｈ2 回転コロ部材の高さ
ｔ 押し金型の厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネルの覆工体を形成するセグメントの主桁部材をトンネル横断面の曲線に沿うように曲げ加工するセグメント主桁曲げ加工装置において用いられる主桁部材の重ね構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えばシールド掘進機によるシールドトンネルの内壁面を覆う覆工体として、セグメントを用いたものが一般的に知られている。セグメントは、例えば円形断面を有するシールドトンネルのトンネル横断面の曲線に沿って湾曲する弧状の断面形状を備えており、複数のセグメントを周方向に接合一体化してリング状に組み立てると共に、シールド掘進機の掘進に伴って、当該シールド掘進機の後方にセグメントによるリングを順次連設して組み立ててゆくことによって、これらが軸方向に一体化された一次覆工体をトンネルの内壁面を覆って形成するものである。
【０００３】
また、セグメントは、トンネル横断面の形状や大きさ等に応じて種々のものが用いられているが、好ましくは、鋼殻セグメントと呼ばれる、トンネル横断面の曲線に沿った形状を有するように湾曲形成された帯板形状の鋼材からなる複数の主桁部材と、間隔をおいて平行に配置したこれらの主桁部材の外側面を覆って一体として接合されることにより、弧状に湾曲する外周面を形成する外殻部材とからなるセグメントが用いられることが多い（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−２０４９５７号公報
【特許文献２】特開２００８−２５５６６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
一方、セグメントを構成する帯板形状の主桁部材は、一般に、例えば６．４〜１６０ｍｍ程度の厚さを有する鋼板から、公知の厚板ガス切断装置を用いて、トンネル横断面の曲線に沿った所望のアール形状となるようにガスカットして切り出すことで製造していたが、このような加工方法では、鋼板から端材が生じやすくなって歩留まりが悪くなる。
【０００６】
これに対して、鋼板から主桁部材を直線状の帯板形状となるように切り出すと共に、直線状に切り出したこれらの主桁部材を、プレス装置やローラ等を用いた、いわゆるロールベンダーによって、トンネル横断面の曲線に沿った湾曲形状に曲げ加工する製造方法が、例えば（社）土木学会・（社）日本下水道協会共編「シールド工事用標準セグメント」に規定されているが、このような製造方法では、一度に１〜３枚程度の主桁部材しか曲げ加工できないため、生産性に劣ると共に、曲げ加工時の厚さ方向への拘束が不十分であるため、加工時の曲りや捩れ等の影響によって、平坦な上下の面に凹凸変形が生じやすく、加工後の平坦精度に劣ることになる。
【０００７】
このため、本願発明者は、図１に示すような、平坦な上面１４ａを有する曲げ加工台１４と、トンネル横断面の曲線に沿った凸曲面１５ａを進退方向Ｘの先端面に備え、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａに沿って進退することにより、曲げ加工台１４の上面１４ａに一又は複数枚重ねて配置された主桁部材１２の側面を押し込んで湾曲させる押し金型１５と、主桁部材１２の押し金型１５とは反対側の側面の両端部に配置され、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａと垂直な回転軸ｚを有するように回転可能に支持されて曲げ加工台１４に取り付けられた回転コロ部材１６と、曲げ加工台１４の上方に上下方向に移動可能に配置され、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａとの間に一又は複数枚重ねて配置された主桁部材１２を挟み込む平坦な下面１７ａ（図６参照）を有するクランプ盤１７とを含むセグメント主桁曲げ加工装置１０を開発した。
【０００８】
このようなセグメント主桁曲げ加工装置１０では、主桁部材１２は、曲げ加工台１４の上面１４ａから上方に突出する回転コロ部材１６の高さに相当する重ね高さを有するように一又は複数重ねた状態で曲げ加工台１４の上面１４ａに設置して、同様の厚さを有する押し金型１５によってその側面を押し込むことにより、一又は複数枚を同時に曲げ加工することが望ましいが、主桁部材１２の厚さによっては、回転コロ部材１６の高さや押し金型１５の厚さに相当する重ね高さに重ねることができない場合がある。
【０００９】
このような場合に、回転コロ部材１６や押し金型１５を、その都度、高さや厚さの異なるものに交換していたのでは、多くの手間を要することになる。また一又は複数重ねた主桁部材１２の重ね高さの方が低い状態のまま、押し金型１５を主桁部材１２の側面に押し込んで曲げ加工を行うと、厚さ方向への拘束が不十分になって、上下の面に凹凸変形が生じる惧れがある。
【００１０】
本発明は、曲げ加工台の上面に一又は複数枚重ねて配置される主桁部材の全体の重ね高さを、押し金型の厚さに相当する所定の高さとなるように容易に調整することのできるセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、トンネルの覆工体を形成するセグメントの主桁部材をトンネル横断面の曲線に沿うように一又は複数枚同時に曲げ加工するセグメント主桁曲げ加工装置において用いられ、曲げ加工台の平坦な上面に重ねて配置された一又は複数枚の主桁部材の全体の重ね高さが、押し金型の厚さに相当する所定の高さとなるように調整する主桁部材の重ね構造であって、前記セグメント主桁曲げ加工装置は、平坦な上面を有する前記曲げ加工台と、トンネル横断面の曲線に沿った凸曲面を進退方向の先端面に備え、前記曲げ加工台の平坦な上面に沿って進退することにより、前記曲げ加工台の上面に一又は複数枚重ねて配置された前記主桁部材の側面を押し込んで湾曲させる押し金型と、前記主桁部材の前記押し金型とは反対側の側面の両端部に配置され、前記平坦な上面と垂直な回転軸を有するように回転可能に支持されて前記曲げ加工台に取り付けられた回転コロ部材と、前記曲げ加工台の上方に上下に進退可能に配置され、前記曲げ加工台の平坦な上面との間に前記一又は複数枚重ねて配置された主桁部材を挟み込む平坦な下面を有するクランプ盤とを含んでおり、前記主桁部材は、直線状の帯板形状を有しており、該帯板形状と同様の幅を有する高さ調整用駒形ライナーを前記主桁部材の長手方向の略全体に亘って連設配置することで形成される高さ調整層を、一又は複数枚重ねて配置された前記主桁部材の最上層及び／又は最下層及び／又は中間層として設けることにより、前記高さ調整層を含めた前記主桁部材の全体の重ね高さが前記所定の高さとなるように調整するセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【００１２】
そして、本発明のセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造は、前記高さ調整用駒形ライナーが、前記主桁部材の帯板形状と同様の幅を有する矩形又は正方形の平面形状を備えていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明のセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造は、前記高さ調整用駒形ライナーが、隣接する該高さ調整用駒形ライナーとの間に隙間を設けた状態で前記主桁部材の長手方向の略全体に亘って連設配置されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明のセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造によれば、曲げ加工台の上面に一又は複数枚重ねて配置される主桁部材の全体の重ね高さを、押し金型の厚さに相当する所定の高さとなるように容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係る主桁部材の重ね構造を用いたセグメント主桁曲げ加工装置の構成を説明する略示斜視図である。
【図２】本発明の好ましい一実施形態に係る主桁部材の重ね構造を用いたセグメント主桁曲げ加工装置の構成を説明する、図１のＡ部の部分破断略示斜視図である。
【図３】本発明の好ましい一実施形態に係る主桁部材の重ね構造の構成を説明する略示斜視図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は主桁部材の重ね構造の他の好ましい形態を例示する略示斜視図である。
【図５】セグメント主桁曲げ加工装置を用いて主桁部材を曲げ加工する状況を説明する断面図である。
【図６】セグメント主桁曲げ加工装置を用いて主桁部材を曲げ加工する状況を説明する断面図である。
【図７】（ａ），（ｂ）は、セグメント主桁曲げ加工装置を用いて主桁部材を曲げ加工する状況を説明する略示平面図である。
【図８】主桁部材と外殻部材とからなるセグメントを例示する斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の好ましい一実施形態に係る主桁部材の重ね構造３０は、図１及び図２に示すように、主桁曲げ加工装置１０として、例えばシールド掘進機によるシールドトンネルの内壁面を覆う一次覆工体を形成する図８に示すようなセグメント１１の、円弧形状を有する主桁部材１２を効率良く且つ高品質に曲げ加工するためのセグメント主桁曲げ加工装置１０において用いられるものである。ここで、セグメント１１は、シールドトンネルのトンネル横断面の曲線に沿うような曲率で湾曲形成された帯板形状の鋼材からなる複数の主桁部材１２と、間隔をおいて平行に配置されたこれらの主桁部材１２の外側面を覆って一体として接合されて、弧状に湾曲する外周面を形成する外殻部材１３とからなるものである。また複数のセグメント１１が周方向に接合一体化されてリング状に組み立てられると共に、シールド掘進機の掘進に伴って、当該シールド掘進機の後方にセグメント１１によるリングを順次連設して組み立ててゆくことによって、これらが軸方向に一体化した一次覆工体がシールドトンネルの内壁面を覆って形成されることになる。
【００１７】
そして、本実施形態の主桁部材の重ね構造３０は、シールドトンネルの覆工体を形成するセグメント１１の主桁部材１２をトンネル横断面の曲線に沿うように複数枚同時に曲げ加工するセグメント主桁曲げ加工装置１０において用いられ、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａに重ねて配置された複数枚の主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1（図５参照）が、押し金型１５の厚さｔ（図６参照）に相当する所定の高さとなるように調整する重ね構造であって、セグメント主桁曲げ加工装置１０は、図１及び図２に示すように、平坦な上面１４ａを有する曲げ加工台１４と、トンネル横断面の曲線に沿った凸曲面１５ａを進退方向Ｘの先端面に備え、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａに沿って進退することにより、曲げ加工台１４の上面１４ａに複数枚重ねて配置された主桁部材１２の側面を押し込んで湾曲させる押し金型１５と、主桁部材１２の押し金型１５とは反対側の側面の両端部に配置され、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａと垂直な回転軸ｚを有するように回転可能に支持されて曲げ加工台１４に取り付けられた回転コロ部材１６と、曲げ加工台１４の上方に上下方向に移動可能に配置され、曲げ加工台１４の平坦な上面１４ａとの間に複数枚重ねて配置された主桁部材１２を挟み込む平坦な下面１７ａ（図６参照）を有するクランプ盤１７とを含んで構成される。また、主桁部材１２は、直線状の帯板形状を有しており、図３に示すように、この帯板形状と同様の幅ｂを有する高さ調整用駒形ライナー３１を主桁部材１２の長手方向の略全体に亘って連設配置することで形成される高さ調整層３２を、複数枚重ねて配置された主桁部材１２の最上層及び／又は最下層及び／又は中間層（図３では最上層）として設けることにより、高さ調整層３２を含めた主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1が、押し金型１５の厚さｔに相当する所定の高さとなるように調整するようになっている。
【００１８】
さらに、本実施形態では、押し金型１５は、回転コロ部材１６の高さｈ2（図５参照）に相当する厚さｔ（図６参照）を有しており、複数枚の主桁部材１２を、回転コロ部材１６の高さｈ2及び押し金型１５の厚さｔに相当する重ね高さ（高さ調整層３２を含めた全体の重ね高さ）ｈ1で曲げ加工台１４の上面１４ａに配置することにより、これらの積み重ねた主桁部材１２の上面（高さ調整用駒形ライナー３１の上面３１ａ）をクランプ盤１７の下面１７ａと密着又は略密着させた状態で、押し金型１５によって主桁部材１２を湾曲させるようになっている。
【００１９】
ここで、本実施形態では、曲げ加工装置１０によって曲げ加工が施される主桁部材１２は、例えば厚さが６．４〜１６０ｍｍ程度の鋼製プレート部材から、例えば１００〜５００ｍｍ程度の幅の直線状の帯板形状を有するように、端材を少なくして効率良く複数枚に切り出されたものであり、セグメント１１の弧の長さに相当する、例えば２０００〜６０００ｍｍ程度の長さを有している（図８（ａ），（ｂ）参照）。また、主桁部材１２は、高さ調整層３２を含めた全体の重ね高さｈ1（図５参照）が、曲げ加工装置１０における曲げ加工台１４の上面１４ａから上方に突出する回転コロ部材１６の高さｈ2に相当する、当該回転コロ部材１６の高さｈ2よりも極僅か高い高さとなるように（回転コロ部材１６の回転が阻害されないように極僅かな隙間を残すため）、例えば１〜２５枚程度（本実施形態では５枚）重ね合わせた状態で曲げ加工台１４の上面１４ａに設置されるようになっており、同様の厚さｔを有する押し金型１５によってその側面が押し込まれることにより（図６、図７（ｂ）参照）、複数枚が同時に曲げ加工されることになる。
【００２０】
そして、本実施形態の主桁部材の重ね構造３０は、図３に示すように、５枚重ねた主桁部材１２の上面に、全体の重ね高さｈ1が押し金型１５に厚さｔと同様の高さとなるように、高さ調整用駒形ライナー３１を主桁部材１２の長手方向の略全体に亘って連設配置することで形成される高さ調整層３２を、最上層として重ね合わせることによって構成されている。
【００２１】
高さ調整用駒形ライナー３１は、鉄板、鋼板等の金属板や、ゴム板、セラミック板、プラスチック板等からなり、本実施形態では、高さ調整用駒形ライナー３１は、主桁部材１２の帯板形状と同様の幅ｂを有する、好ましくは矩形又は正方形の平面形状を有している。また高さ調整用駒形ライナー３１は、厚さの異なる複数の種類のものを用意しておき、主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1が押し金型１５の厚さｔと同様の高さとなるよう調整すべき高さに応じて、所定の厚さのものが適宜選択される。そして、選択した所定の厚さの高さ調整用駒形ライナー３１を、対向する一対の辺を主桁部材１２の両側の側辺に沿わせつつ、多数枚、主桁部材１２の長手方向に連設配置することによって、高さ調整層３２が形成されることになる。
【００２２】
また、高さ調整用駒形ライナー３１は、隣接する高さ調整用駒形ライナー３１との間に５〜２０ｍｍ程度の隙間を設けた状態で主桁部材１２の長手方向の略全体に亘って連設配置されていることが好ましい。隣接する高さ調整用駒形ライナー３１の間に隙間を保持しておくことにより、主桁部材１２を湾曲させる際に、湾曲形状の内側部分で隣接する高さ調整用駒形ライナー３１の対向する端面同士が圧接することによって高さ調整用駒形ライナー３１が破損するのを、効果的に回避することが可能になる。高さ調整用駒形ライナー３１は、例えば粘着剤等を用いて主桁部材１２の上面に仮止めした状態で取り付けておくことが好ましい。
【００２３】
さらに、本実施形態では、高さ調整用駒形ライナー３１を主桁部材１２の長手方向の略全体に亘って連設配置することで形成される高さ調整層３２は、図３に示すように、重ねた主桁部材１２の上面に最上層として設けることができる他、図４（ａ）〜（ｃ）に示すように、最下層として設けたり、最上層と最下層の双方に設けることもできる。また重ねた主桁部材１２の中間に挟み込むようにして、中間層として設けることも可能である。
【００２４】
本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０を構成する曲げ加工台１４は、図１及び図２に示すように、矩形形状を有する金属製の加工台であり、その上面１４ａが平坦な且つ平滑なスライド載置面となっている。曲げ加工台１４の上面１４ａには、曲げ加工が施される上述の複数枚の主桁部材１２が上下に積み重ねられた状態で載置されると共に、押し金型１５が、その下面を当該上面１４ａに密着又は略密着させた状態で、進退方向Ｘにスライド移動するようになっている。
【００２５】
また、曲げ加工台１４の、押し金型１５の進退方向Ｘと対向する後部には、図５及び図６にも示すように、反力台１９が、曲げ加工台１４よりも一段高い高さで曲げ加工台１４と一体として設けられている。さらに、曲げ加工台１４及び反力台１９の両側の側部には、押し金型ガイド部２１とクランプ盤ガイド部２２とからなる側壁盤２０が、曲げ加工台１４及び反力台１９と一体として設けられている（図１、図２参照）。
【００２６】
そして、曲げ加工台１４の上面１４ａにおける、反力台１９と一対の側壁盤２０とが交差する両側の角部分には、後述するように、各々支承盤２３が設けられており、これらの支承盤２３に支持されて取り付けられたコロ受けブロック２４を介して、回転コロ部材１６が回転可能に設けられている。また、側壁盤２０のクランプ盤ガイド部２２に案内されて、クランプ盤１７が、後述するクランプ反力盤２５と共に、曲げ加工台１４及び反力台１９の上方を、押し金型１５の進退方向Ｘに沿った前後方向にスライド移動できるようになっている。さらに、側壁盤２０の押し金型ガイド部２１に案内されて、押し金型１５が、後述する金型反力盤２６及びジャッキボックス２７と共に、押し金型１５の進退方向Ｘに沿った前後方向にスライド移動できるようになっている。
【００２７】
本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０を構成する押し金型１５は、回転コロ部材１６の高さｈ2と同様の厚さｔを有する金属製の厚板部材あり、その進退方向Ｘの前方の先端面が、セグメント１１を設置すべきトンネル横断面の曲線に沿った凸曲面１５ａとなっている。また押し金型１５は、これの後方に設けられたジャッキボックス２７内に設置された、公知の油圧ジャッキ等からなる複数の押し出しジャッキ（図示せず）によって、進退方向Ｘに押し出したり後退させたりすることができるようになっている。
【００２８】
さらに、ジャッキボックス２７の後方には、金型反力盤２６が設けられていて、押し金型１５を押し出して凸曲面１５ａを主桁部材１２の側面に押し込むことで主桁部材１２を湾曲させる際の反力を、金型反力盤２６によって受けることができるようになっている。さらにまた、金型反力盤２６の押し金型ガイド部２１に沿った後方へのスライド移動によって押し金型１５を一体として後退させることにより、押し金型１５と反力台１９との間に相当の大きさの作業空間を保持して、曲げ加工台１４の上面１４ａへの主桁部材１２の設置作業や、曲げ加工した後の主桁部材１２の取出し作業を、速やかに行うことができるようになっている。
【００２９】
なお、本実施形態では、押し金型１５の先端面の凸曲面１５ａは、セグメント１１を設置すべきトンネル横断面の曲線の曲率に応じて、その曲率を適宜変更できるように構成しておくことが好ましい。
【００３０】
本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０を構成する回転コロ部材１６は、金属製の部材であり、図５、図６、及び図７（ａ），（ｂ）に示すように、円形断面の弧状部分を弓形に切り欠いて平坦な受け面１８を形成した略円柱形状を有している。一対の回転コロ部材１６は、コロ受けブロック２４の端面を凹状に切り欠いて形成された、回転コロ部材１６の径と同様の内径を有すると共に中心角が１８０°を僅かに超える形状の円弧状切欠き部２８に収容されていることにより、平坦な受け面１８を押し金型１５の進退方向Ｘと対向させて配置した状態で、曲げ加工台１４の上面１４ａと垂直な回転軸ｚを中心として回転可能に取り付けられている。
【００３１】
また、一対の回転コロ部材１６は、これらが装着されたコロ受けブロック２４が、曲げ加工台１４の上面１４ａにおける反力台１９と一対の側壁盤２０とが交差する両側の角部分に配置された支承盤２３と一体として接合されていることにより、主桁部材１２の側面への押し金型１５の押し込みに伴って負荷される主桁部材１２の両端からの荷重を、回転コロ部材１６、コロ受けブロック２４、及び支承盤２３を介して反力台１９に伝達するとにより、当該反力台１９によって効果的に支持させることができるようになっている。
【００３２】
ここで、コロ受けブロック２４及び支承盤２３によって支持されて、一対の回転コロ部材１６が主桁部材１２の押し金型１５とは反対側の側面の両端部に配置されていることにより、図７（ａ），（ｂ）に示すように、曲げ加工台１４の上面１４ａに配置された主桁部材１２の後方の部分には、反力台１９との間に、曲げ加工される主桁部材１２の中間部分を押し出すための相当の間隔が保持されることになる。また押し金型１５の押し込みによって主桁部材１２が湾曲するのに伴って、一対の回転コロ部材１６が内側に回転することにより、主桁部材１２の曲げ加工をスムーズに行うことが可能になる。
【００３３】
さらに、一対の回転コロ部材１６は、平坦な受け面１８を介して主桁部材１２の両端部を支持していることにより、主桁部材１２からの受圧面積を広くして、より安定した状態で主桁部材１２の曲げ加工を行うことが可能になると共に、回転コロ部材１６と主桁部材１２の側面との接触部分に過度の荷重が負荷されて主桁部材１２の側面や回転コロ部材１６が変形するのを、効果的に回避することが可能になる。
【００３４】
本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０を構成するクランプ盤１７は、図５、図６、及び図７（ａ），（ｂ）に示すように、横長矩形の平面形状を有すると共に相当の厚さを備える、扁平な直方体形状の金属製の部材である。また、クランプ盤１７は、複数の昇降ジャッキ２９を介して、一対の側壁盤２０のクランプ盤ガイド部２２に案内されて押し金型１５の進退方向Ｘに沿った前後方向にスライド移動可能な、例えば金属盤からなるクランプ反力盤２５と連結しており、例えば油圧ジャッキからなる昇降ジャッキ２９の伸縮駆動によって、下面１７ａが反力台１９の上方に配置される高さ位置から、下面１７ａが回転コロ部材１６の上端面と密着する高さ位置まで、上下方向に昇降移動することができるようになっている。
【００３５】
また、クランプ盤１７は、両側の一対の側壁盤２０の間隔よりも僅かに短い長さを有していて、図１、図２、及び図５に示すクランプ反力盤２５がクランプ盤ガイド部２２の後部に配置された状態では、一対の側壁盤２０と反力台１９とクランプ反力盤２５とによって周囲を囲まれる空間にクランプ盤１７が収容されるようになっており、図６に示すクランプ反力盤２５と共にクランプ盤１７がクランプ盤ガイド部２２の前部に配置された状態では、反力台１９の前方において回転コロ部材１６の上端面や、積み重ねられた主桁部材１２の最上層の高さ調整用駒形ライナー３１の上面３１ａに下面１７aが密着するまで、クランプ盤１７を下方に移動させることができるようになっている。
【００３６】
上述の構成を有する本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０を用いて、複数枚の主桁部材を同時に曲げ加工するには、図１及び図５に示すように、押し金型１５及び金型反力盤２６を進退方向Ｘの後方に後退させると共に、クランプ盤１７及びクランプ反力盤２５をクランプ盤ガイド部２２の後部に配置した状態で、多数の高さ調整用駒形ライナー３１による最上層の高さ調整層３２と共に、５枚重ね合わせた主桁部材１２を、これらの後側の側面の両端部を回転コロ部材１６の平坦な受け面１８に押し当てつつ、曲げ加工台１４の上面１４ａに設置する。しかる後に、図６に示すように、クランプ盤１７及びクランプ反力盤２５をクランプ盤ガイド部２２に沿って移動してこれの前部に配置した状態で、昇降ジャッキ２９を伸長してクランプ盤１７を下降させることにより、これの下面１７ａを回転コロ部材１６の上端面、及び最上層の高さ調整層３２の高さ調整用駒形ライナー３１の上面３１ａに密着又は略密着させた状態とする。
【００３７】
これによって、５枚重ね合わせた主桁部材１２は、高さ調整層３２を介在させて、上下の面が曲げ加工台１４の上面１４ａとクランプ盤１７の下面１７ａとによって密着又は略密着した状態で挟まれると共に、曲げ加工台１４とクランプ盤１７との間には、押し金型１５を挿入することが可能な、押し金型１５の厚さｔ（主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1）と略同様の高さの空間が保持されることになる。この状態で、図６及び図７（ｂ）に示すように、押し金型１５及び金型反力盤２６を進退方向Ｘに前進させると共に、ジャッキボックス２７内の押し出しジャッキを駆動して押し金型１５を押し出すことにより、重ね合わせた主桁部材１２の側面を進退方向Ｘに押し込んで、主桁部材１２を５枚同時に曲げ加工する。
【００３８】
ここで、押し金型１５を主桁部材１２の側面に押し込んで主桁部材１２が湾曲した後の図７（ｂ）に示す状態では、高さ調整層３２を構成する各高さ調整用駒形ライナー３１は、各々、対向する一対の辺を主桁部材１２の両側の側辺に沿わせながら、隣接する高さ調整用駒形ライナー３１の間の隙間の間隔が、湾曲した主桁部材１２の外側部分で内側部部分よりも広がった状態で、湾曲変形することなく、主桁部材１２の湾曲形状に沿って連設配置されることになる。したがって、各高さ調整用駒形ライナー３１は、主桁部材１２の上面から取り外した後に、他の湾曲すべき主桁部材１２に転用して用いることが可能になる。
【００３９】
そして、上述のように、本実施形態では、セグメント主桁曲げ加工装置１０は、高さ調整用駒形ライナー３１による高さ調整層３２と共に重ね合わせた主桁部材１２を、上下の面を曲げ加工台１４の上面１４ａ及びクランプ盤１７の下面１７ａに各々密着又は略密着させつつこれらの間に挟み込んだ状態で、押し金型１５による複数枚の主桁部材１２の曲げ加工を同時に行うので、曲げ加工時に厚さ方向への十分な拘束力を付与して、加工時の曲り、捩れ、歪等の影響によって平坦な上下の面に凹凸変形が生じるのを効果的に回避することが可能になる。また、主桁部材１２が曲げ加工前の素材の段階で凹凸変形している場合でも、曲げ加工に伴ってこれらの変形を矯正して、平坦精度を向上させることも可能である。
【００４０】
したがって、本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０によれば、金属板から直線状の帯板形状となるように切り出した主桁部材１２を、複数枚同時に、上下の面に良好な平坦精度を保持した状態で、効率良く曲げ加工することが可能になる。
【００４１】
また、本実施形態の重ね構造３０によれば、直線状の帯板形状を有する主桁部材１２と同様の幅ｂを有する高さ調整用駒形ライナー３１を連設配置することで形成される高さ調整層３２を、複数枚重ねて配置された主桁部材１２の最上層及び／又は最下層及び／又は中間層として設けるようになっているので、高さ調整層３２を構成する高さ調整用駒形ライナー３１の高さを適宜選択することによって、高さ調整層３２を含めた主桁部材１２の全体の重ね高さｈ1を、押し金型１５の厚さｔに相当する所定の高さとなるように容易に調整することが可能になる。
【００４２】
さらに、本実施形態では、受け金型を用いることなく、重ね合わせた主桁部材１２の両端部を回転コロ部材１６によって支持した状態で曲げ加工を行うので、主桁部材１２の曲率等に応じてその都度受け金型を交換する作業を要することなく、段取替えを容易にして、曲率等の変更に容易に対応することが可能になると共に、金型の製作費や段取替えの費用を効果的に低減することが可能になる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施形態に限定されることなく種々の変更が可能である。例えば、高さ調整用駒形ライナーは、矩形又は正方形以外のその他の平面形状を備えていても良い。
【符号の説明】
【００４４】
１０ セグメント主桁曲げ加工装置
１１ セグメント
１２ 主桁部材
１４ 曲げ加工台
１５ 押し金型
１５ａ 押し金型の凸曲面
１６ 回転コロ部材
１７ クランプ盤
２６ 金型反力盤
２７ ジャッキボックス
２９ 昇降ジャッキ
３０ 主桁部材の重ね構造
３１ 高さ調整用駒形ライナー
３２ 高さ調整板の調整高さ
Ｘ 進退方向
ｚ 回転軸
ｈ1 主桁部材の全体の重ね高さ
ｈ2 回転コロ部材の高さ
ｔ 押し金型の厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トンネルの覆工体を形成するセグメントの主桁部材をトンネル横断面の曲線に沿うように一又は複数枚同時に曲げ加工するセグメント主桁曲げ加工装置において用いられ、曲げ加工台の平坦な上面に重ねて配置された一又は複数枚の主桁部材の全体の重ね高さが、押し金型の厚さに相当する所定の高さとなるように調整する主桁部材の重ね構造であって、
前記セグメント主桁曲げ加工装置は、平坦な上面を有する前記曲げ加工台と、トンネル横断面の曲線に沿った凸曲面を進退方向の先端面に備え、前記曲げ加工台の平坦な上面に沿って進退することにより、前記曲げ加工台の上面に一又は複数枚重ねて配置された前記主桁部材の側面を押し込んで湾曲させる押し金型と、前記主桁部材の前記押し金型とは反対側の側面の両端部に配置され、前記平坦な上面と垂直な回転軸を有するように回転可能に支持されて前記曲げ加工台に取り付けられた回転コロ部材と、前記曲げ加工台の上方に上下に進退可能に配置され、前記曲げ加工台の平坦な上面との間に前記一又は複数枚重ねて配置された主桁部材を挟み込む平坦な下面を有するクランプ盤とを含んでおり、
前記主桁部材は、直線状の帯板形状を有しており、該帯板形状と同様の幅を有する高さ調整用駒形ライナーを前記主桁部材の長手方向の略全体に亘って連設配置することで形成される高さ調整層を、一又は複数枚重ねて配置された前記主桁部材の最上層及び／又は最下層及び／又は中間層として設けることにより、前記高さ調整層を含めた前記主桁部材の全体の重ね高さが前記所定の高さとなるように調整するセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造。
【請求項２】
前記高さ調整用駒形ライナーは、前記主桁部材の帯板形状と同様の幅を有する矩形又は正方形の平面形状を備える請求項１記載のセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造。
【請求項３】
前記高さ調整用駒形ライナーは、隣接する該高さ調整用駒形ライナーとの間に隙間を設けた状態で前記主桁部材の長手方向の略全体に亘って連設配置されている請求項１又は２記載のセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造。
【請求項１】
トンネルの覆工体を形成するセグメントの主桁部材をトンネル横断面の曲線に沿うように一又は複数枚同時に曲げ加工するセグメント主桁曲げ加工装置において用いられ、曲げ加工台の平坦な上面に重ねて配置された一又は複数枚の主桁部材の全体の重ね高さが、押し金型の厚さに相当する所定の高さとなるように調整する主桁部材の重ね構造であって、
前記セグメント主桁曲げ加工装置は、平坦な上面を有する前記曲げ加工台と、トンネル横断面の曲線に沿った凸曲面を進退方向の先端面に備え、前記曲げ加工台の平坦な上面に沿って進退することにより、前記曲げ加工台の上面に一又は複数枚重ねて配置された前記主桁部材の側面を押し込んで湾曲させる押し金型と、前記主桁部材の前記押し金型とは反対側の側面の両端部に配置され、前記平坦な上面と垂直な回転軸を有するように回転可能に支持されて前記曲げ加工台に取り付けられた回転コロ部材と、前記曲げ加工台の上方に上下に進退可能に配置され、前記曲げ加工台の平坦な上面との間に前記一又は複数枚重ねて配置された主桁部材を挟み込む平坦な下面を有するクランプ盤とを含んでおり、
前記主桁部材は、直線状の帯板形状を有しており、該帯板形状と同様の幅を有する高さ調整用駒形ライナーを前記主桁部材の長手方向の略全体に亘って連設配置することで形成される高さ調整層を、一又は複数枚重ねて配置された前記主桁部材の最上層及び／又は最下層及び／又は中間層として設けることにより、前記高さ調整層を含めた前記主桁部材の全体の重ね高さが前記所定の高さとなるように調整するセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造。
【請求項２】
前記高さ調整用駒形ライナーは、前記主桁部材の帯板形状と同様の幅を有する矩形又は正方形の平面形状を備える請求項１記載のセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造。
【請求項３】
前記高さ調整用駒形ライナーは、隣接する該高さ調整用駒形ライナーとの間に隙間を設けた状態で前記主桁部材の長手方向の略全体に亘って連設配置されている請求項１又は２記載のセグメント主桁曲げ加工装置における主桁部材の重ね構造。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１０−２３６２１５（Ｐ２０１０−２３６２１５Ａ）
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−８３７０６（Ｐ２００９−８３７０６）
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００１２１６７１）奥村機械製作株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年１０月２１日（２０１０．１０．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月３０日（２００９．３．３０）
【出願人】（０００１２１６７１）奥村機械製作株式会社 (5)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]