セグメント主桁曲げ加工装置の押し金型
【課題】加工装置に取り付けたままの状態で、先端部分の凸曲面の曲率を変更したりを調整したりすることのできるセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型を提供する。
【解決手段】セグメント主桁曲げ加工装置１０に取り付けて用いる押し金型１５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。押し金型１５の凸曲面１５ａは、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに沿って連設配置された着脱交換可能な多数のライナー部材３１によって形成されており、これらのライナー部材３１を高さｈ1の異なるものと交換することにより、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率Ｒa，Ｒb，Ｒcを、セグメント１１が設置されるトンネル横断面の曲線に沿った曲率となるように変更可能となっている。
【解決手段】セグメント主桁曲げ加工装置１０に取り付けて用いる押し金型１５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。押し金型１５の凸曲面１５ａは、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに沿って連設配置された着脱交換可能な多数のライナー部材３１によって形成されており、これらのライナー部材３１を高さｈ1の異なるものと交換することにより、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率Ｒa，Ｒb，Ｒcを、セグメント１１が設置されるトンネル横断面の曲線に沿った曲率となるように変更可能となっている。
【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の押し金型に関する。
【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、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、一又は複数枚同時に、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。その一方で、セグメントが設置されるトンネル横断面の形状に応じて、異なる曲率に主桁部材１２を湾曲させたい場合には、その都度、装置１０から押し金型１５を取り外して、曲率が異なる凸曲面１５ａ有する別の押し金型１５と交換したり、押し金型１５の凸曲面１５ａを所望の曲率となるように加工し直して再度取り付ける必要があることから、多くの手間がかかると共に、コストアップの要因になりや易い。
【０００９】
本発明は、加工装置に取り付けたままの状態で、先端部分の凸曲面の曲率を変更したりを調整したりすることのできるセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型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】
【００１０】
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る押し金型であって、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曲げ加工台と、凸曲面を進退方向の先端部分に備え、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前記押し金型と、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を含んでおり、前記押し金型の前記凸曲面は、前記進退方向の先端部分に沿って周方向に連設配置されると共に、押し金型本体の本体凸曲面に対して着脱交換可能に設けられた多数のライナー部材によって形成されており、該ライナー部材を高さの異なるものと交換することにより、又は該ライナー部材と前記本体凸曲面との間に高さ調整板を挟み込むことにより、前記ライナー部材の外側端面を連ねた前記凸曲面の曲率が前記セグメントが設置されるトンネル横断面の曲線に沿った曲率となるように変更可能又は調整可能となっているセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型によれば、加工装置に取り付けたままの状態で、先端部分の凸曲面の曲率を変更したりを調整したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係る押し金型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押し金型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】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の好ましい一実施形態に係る押し金型の構成を説明する略示斜視図である。
【図４】（ａ）はライナー部材の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図５】（ａ）は高さ調整板の正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図６】押し金型を構成する押し金型本体の正面図である。
【図７】本発明の好ましい一実施形態に係る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８】本発明の好ましい一実施形態に係る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９】（ａ），（ｂ）は、主桁部材を曲げ加工す際の回転コロ部材の動きを説明する略示平面図である。
【図１０】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】
【００１３】
本発明の好ましい一実施形態に係るセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型１５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１０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に取り付けて用いるものである。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。
【００１４】
そして、本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０の押し金型１５は、トンネルの覆工体を形成するセグメントの主桁部材１２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１０において用いる金型であって、セグメント主桁曲げ加工装置１０は、平坦な上面１４ａを有する曲げ加工台１４と、凸曲面１５ａを進退方向Ｘの先端部分に備え、曲げ加工台１４の平坦な上面に沿って進退することにより、曲げ加工台１４の上面に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、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とを含んで構成されている。また、押し金型１５の凸曲面１５ａは、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、進退方向Ｘの先端部分に沿って周方向に連設配置されると共に、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに対して着脱交換可能に設けられた多数のライナー部材３１によって形成されており、これらのライナー部材３１を高さｈ1の異なるものと交換することにより、又はライナー部材３１と本体凸曲面３０ａとの間に高さ調整板３２を挟み込むことにより、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率Ｒa，Ｒb，Ｒcがセグメント１１が設置されるトンネル横断面の曲線に沿った曲率となるように変更可能又は調整可能となっている。
【００１５】
さらに、本実施形態では、セグメント主桁曲げ加工装置１０は、図７、図８に示すように、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を有するクランプ盤１７を含んでいる。
【００１６】
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９（ａ），（ｂ）参照）。また、主桁部材１２は、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ｈよりも極僅か大きな厚さｔ’を有するように（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４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（図７参照）、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８、図９（ｂ）参照）、複数枚が同時に曲げ加工されることになる。
【００１７】
なお、主桁部材１２を複数枚積み重ねた厚さｔ’が回転コロ部材１６の高さｈに足りない場合には、例えば厚さ調整用のダミーライナーを適宜主桁部材１２の間に挟み込むことによって、回転コロ部材１６の高さｈ2に相当するように、その厚さｔ’を容易に調整することが可能である。
【００１８】
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。
【００１９】
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７及び図８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）。
【００２０】
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。
【００２１】
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からなる押し金型本体３０を主体として形成されており（図３（ａ）〜（ｃ）参照）、その進退方向Ｘの前方の、後述するライナー部材３１の外側端面を連ねた先端面が、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（図１参照）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。
【００２２】
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。
【００２３】
そして、本実施形態では、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、押し金型１５の凸曲面１５ａは、押し金型１５の先端部分に沿って周方向に連設配置された多数のライナー部材３１によって形成されている。すなわち、本実施形態では、押し金型１５は、金属製の厚板部材である押し金型本体３０と、押し金型本体３０の先端面である本体凸曲面３０ａに対して着脱交換可能に設けられた、多数のライナー部材３１とによって構成されており、これらの押し金型１５の先端部分に沿って配置された多数のライナー部材３１の外側端面を連ねた面によって、押し金型１５の凸曲面１５ａが形成されることになる。
【００２４】
ここで、ライナー部材３１は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、例えば縦幅が押し金型本体３０の厚さｔに相当する例えば１６０ｍｍ程度、横幅が９０ｍｍ程度の大きさの矩形の正面形状を有しており、例えば２０〜５０ｍｍ程度の範囲で高さｈ1が異なる複数種類のものを、適宜交換して用いることができるようになっている。またライナー部材３１には、例えば正面中央部分に、上下２段に貫通形成された一対の固定ボルト締着孔３３が設けられており、これらの固定ボルト締着孔３３を、これらの位置と対応するようにして押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに上下２段に形成された雌ネジ孔３４（図６参照）に合致させて固定ボルトを締着することにより、多数のライナー部材３１を、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに各々着脱交換可能に固定することができるようになっている。
【００２５】
さらに、本実施形態では、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに上下２段に形成された雌ネジ孔３４は、図６に示すように、当該本体凸曲面３０ａの周方向の全域に亘って、ライナー部材３１の横幅と同様の例えば９０ｍｍ程度のピッチで多数形成されており、これによって、多数のライナー部材３１を、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに、周方向に略隙間無く連設配置した状態で、当該本体凸曲面３０ａの略全体を覆うよう取り付けることができるようになっている。
【００２６】
そして、本実施形態では、例えば図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに沿って周方向に連設配置した多数のライナー部材３１の全てを、例えば高さｈ1が低いもの（図３（ａ））から高さｈ1が高いもの（図３（ｂ））に交換して取り付け直すことによって、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率Ｒa（図３（ａ））を、より大きな曲率Ｒb（図３（ｂ））に変更したり調整したりすることができるようになっている。
【００２７】
また、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａとライナー部材３１との間に高さ調整板３２を挟み込むことによって、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率を変更したり調整したりすることも可能である。
【００２８】
ここで、高さ調整板３２は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、例えば縦幅が押し金型本体３０の厚さｔに相当する例えば１６０ｍｍ程度、横幅が９０ｍｍ程度の大きさの、ライナー部材３１と同様の矩形の正面形状を有しており、例えば０．１〜５ｍｍ程度の範囲で調整高さｈ3が異なる複数種類のものを、適宜交換して用いることができるようになっている。また高さ調整板３２には、例えば正面中央部分に、上下２段に貫通形成された一対のボルト挿通孔３５が設けられており、これらのボルト挿通孔３３を、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａの雌ネジ孔３４及びライナー部材３１の固定ボルト締着孔３３に合致させて固定ボルトを締着することにより、高さ調整板３２を、本体凸曲面３０ａとライナー部材３１との間に挟み込んだ状態で固定することができるようになっている。
【００２９】
そして、本実施形態では、例えば図３（ｃ）に示すように、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａの両端部から中央部分に向けて、本体凸曲面３０ａとライナー部材３１との間に挟み込まれた高さ調整板３２による高さを、調整高さｈ3の異なるものを使用したり適宜重ねて用いることで徐々に大きくしてゆくことによって、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率Ｒa（図３（ａ））を、より小さな曲率Ｒc（図３（ｃ））に変更したり調整したりすることができるようになっている。また、例えば押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａの中央部分から両端部分に向けて、本体凸曲面３０ａとライナー部材３１との間に挟み込まれた高さ調整板３２による高さを徐々に大きくしてゆくことによって、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率を、より大きな曲率に変更したり調整したりすることもできるようになっている。
【００３０】
したがって、本実施形態の押し金型１５によれば、セグメント主桁曲げ加工装置１０に押し金型本体３０を取り付けたままの状態で、ライナー部材３１を交換したり高さ調整板３２を挟み込むだけの作業によって、多くの手間を要することなく、先端部分の凸曲面１５ａの曲率を変更したりを調整したりすることができるので、押し金型の全体を交換したり加工し直したりする場合と比較して、作業時間の短縮やコストダウンを効果的に図ることが可能になる。
【００３１】
また、凸曲面１５ａを加工し直す場合も、押し金型本体３０から取り外したライナー部材３１に対して加工作業を行うことができるので、これらの加工作業を簡易にすることが可能になる。
【００３２】
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７、図８、及び図９（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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９（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。
【００３５】
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。
【００３６】
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７、図８、及び図９（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。
【００３７】
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７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８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の上面１４ａ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。
【００３８】
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７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、４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８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４枚重ね合わせた主桁部材１２の上面に密着又は略密着させた状態とする。
【００３９】
これによって、４枚重ね合わせた主桁部材１２は、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８及び図９（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４枚同時に曲げ加工する。
【００４０】
上述のように、本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０では、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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、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、本発明の受け金型を用いたセグメント主桁曲げ加工装置によって同時に曲げ加工される主桁部材の枚数は、４枚である必要は必ずしも無く、３枚又は５枚以上を同時に曲げ加工することもできる。また、回転コロ部材は、平坦な受け面を備えている必要は必ずしもない。さらに、本発明の受け金型を用いたセグメント主桁曲げ加工装置は、曲げ加工台の上方に上下方向に移動可能に配置されて曲げ加工台の平坦な上面との間に複数枚重ねて配置された主桁部材を挟み込むクランプ盤を備えている必要は必ずしもない。
【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 押し金型本体
３０ａ 本体凸曲面
３１ ライナー部材
３２ 高さ調整板の調整高さ
３３ 固定ボルト締着孔
３４ 雌ネジ孔
３５ボルト挿通孔
Ｘ 進退方向
ｚ 回転軸
ｈ1 ライナー部材の高さ
ｈ2 回転コロ部材の高さ
ｈ3 高さ調整板
ｔ 押し金型の厚さ
ｔ’ 積み重ねた主桁部材の厚さ
【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の押し金型に関する。
【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、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、一又は複数枚同時に、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。その一方で、セグメントが設置されるトンネル横断面の形状に応じて、異なる曲率に主桁部材１２を湾曲させたい場合には、その都度、装置１０から押し金型１５を取り外して、曲率が異なる凸曲面１５ａ有する別の押し金型１５と交換したり、押し金型１５の凸曲面１５ａを所望の曲率となるように加工し直して再度取り付ける必要があることから、多くの手間がかかると共に、コストアップの要因になりや易い。
【０００９】
本発明は、加工装置に取り付けたままの状態で、先端部分の凸曲面の曲率を変更したりを調整したりすることのできるセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型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】
【００１０】
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る押し金型であって、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曲げ加工台と、凸曲面を進退方向の先端部分に備え、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前記押し金型と、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を含んでおり、前記押し金型の前記凸曲面は、前記進退方向の先端部分に沿って周方向に連設配置されると共に、押し金型本体の本体凸曲面に対して着脱交換可能に設けられた多数のライナー部材によって形成されており、該ライナー部材を高さの異なるものと交換することにより、又は該ライナー部材と前記本体凸曲面との間に高さ調整板を挟み込むことにより、前記ライナー部材の外側端面を連ねた前記凸曲面の曲率が前記セグメントが設置されるトンネル横断面の曲線に沿った曲率となるように変更可能又は調整可能となっているセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型を提供することにより、上記目的を達成したものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明のセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型によれば、加工装置に取り付けたままの状態で、先端部分の凸曲面の曲率を変更したりを調整したりすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の好ましい一実施形態に係る押し金型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押し金型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】（ａ）〜（ｃ）は、本発明の好ましい一実施形態に係る押し金型の構成を説明する略示斜視図である。
【図４】（ａ）はライナー部材の正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａに沿った断面図である。
【図５】（ａ）は高さ調整板の正面図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂに沿った断面図である。
【図６】押し金型を構成する押し金型本体の正面図である。
【図７】本発明の好ましい一実施形態に係る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８】本発明の好ましい一実施形態に係る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９】（ａ），（ｂ）は、主桁部材を曲げ加工す際の回転コロ部材の動きを説明する略示平面図である。
【図１０】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】
【００１３】
本発明の好ましい一実施形態に係るセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型１５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１０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に取り付けて用いるものである。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。
【００１４】
そして、本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０の押し金型１５は、トンネルの覆工体を形成するセグメントの主桁部材１２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１０において用いる金型であって、セグメント主桁曲げ加工装置１０は、平坦な上面１４ａを有する曲げ加工台１４と、凸曲面１５ａを進退方向Ｘの先端部分に備え、曲げ加工台１４の平坦な上面に沿って進退することにより、曲げ加工台１４の上面に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、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とを含んで構成されている。また、押し金型１５の凸曲面１５ａは、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、進退方向Ｘの先端部分に沿って周方向に連設配置されると共に、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに対して着脱交換可能に設けられた多数のライナー部材３１によって形成されており、これらのライナー部材３１を高さｈ1の異なるものと交換することにより、又はライナー部材３１と本体凸曲面３０ａとの間に高さ調整板３２を挟み込むことにより、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率Ｒa，Ｒb，Ｒcがセグメント１１が設置されるトンネル横断面の曲線に沿った曲率となるように変更可能又は調整可能となっている。
【００１５】
さらに、本実施形態では、セグメント主桁曲げ加工装置１０は、図７、図８に示すように、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を有するクランプ盤１７を含んでいる。
【００１６】
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９（ａ），（ｂ）参照）。また、主桁部材１２は、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ｈよりも極僅か大きな厚さｔ’を有するように（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４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（図７参照）、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８、図９（ｂ）参照）、複数枚が同時に曲げ加工されることになる。
【００１７】
なお、主桁部材１２を複数枚積み重ねた厚さｔ’が回転コロ部材１６の高さｈに足りない場合には、例えば厚さ調整用のダミーライナーを適宜主桁部材１２の間に挟み込むことによって、回転コロ部材１６の高さｈ2に相当するように、その厚さｔ’を容易に調整することが可能である。
【００１８】
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。
【００１９】
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７及び図８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）。
【００２０】
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。
【００２１】
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からなる押し金型本体３０を主体として形成されており（図３（ａ）〜（ｃ）参照）、その進退方向Ｘの前方の、後述するライナー部材３１の外側端面を連ねた先端面が、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（図１参照）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。
【００２２】
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。
【００２３】
そして、本実施形態では、図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、押し金型１５の凸曲面１５ａは、押し金型１５の先端部分に沿って周方向に連設配置された多数のライナー部材３１によって形成されている。すなわち、本実施形態では、押し金型１５は、金属製の厚板部材である押し金型本体３０と、押し金型本体３０の先端面である本体凸曲面３０ａに対して着脱交換可能に設けられた、多数のライナー部材３１とによって構成されており、これらの押し金型１５の先端部分に沿って配置された多数のライナー部材３１の外側端面を連ねた面によって、押し金型１５の凸曲面１５ａが形成されることになる。
【００２４】
ここで、ライナー部材３１は、図４（ａ），（ｂ）に示すように、例えば縦幅が押し金型本体３０の厚さｔに相当する例えば１６０ｍｍ程度、横幅が９０ｍｍ程度の大きさの矩形の正面形状を有しており、例えば２０〜５０ｍｍ程度の範囲で高さｈ1が異なる複数種類のものを、適宜交換して用いることができるようになっている。またライナー部材３１には、例えば正面中央部分に、上下２段に貫通形成された一対の固定ボルト締着孔３３が設けられており、これらの固定ボルト締着孔３３を、これらの位置と対応するようにして押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに上下２段に形成された雌ネジ孔３４（図６参照）に合致させて固定ボルトを締着することにより、多数のライナー部材３１を、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに各々着脱交換可能に固定することができるようになっている。
【００２５】
さらに、本実施形態では、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに上下２段に形成された雌ネジ孔３４は、図６に示すように、当該本体凸曲面３０ａの周方向の全域に亘って、ライナー部材３１の横幅と同様の例えば９０ｍｍ程度のピッチで多数形成されており、これによって、多数のライナー部材３１を、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに、周方向に略隙間無く連設配置した状態で、当該本体凸曲面３０ａの略全体を覆うよう取り付けることができるようになっている。
【００２６】
そして、本実施形態では、例えば図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａに沿って周方向に連設配置した多数のライナー部材３１の全てを、例えば高さｈ1が低いもの（図３（ａ））から高さｈ1が高いもの（図３（ｂ））に交換して取り付け直すことによって、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率Ｒa（図３（ａ））を、より大きな曲率Ｒb（図３（ｂ））に変更したり調整したりすることができるようになっている。
【００２７】
また、本実施形態では、図３（ｃ）に示すように、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａとライナー部材３１との間に高さ調整板３２を挟み込むことによって、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率を変更したり調整したりすることも可能である。
【００２８】
ここで、高さ調整板３２は、図５（ａ），（ｂ）に示すように、例えば縦幅が押し金型本体３０の厚さｔに相当する例えば１６０ｍｍ程度、横幅が９０ｍｍ程度の大きさの、ライナー部材３１と同様の矩形の正面形状を有しており、例えば０．１〜５ｍｍ程度の範囲で調整高さｈ3が異なる複数種類のものを、適宜交換して用いることができるようになっている。また高さ調整板３２には、例えば正面中央部分に、上下２段に貫通形成された一対のボルト挿通孔３５が設けられており、これらのボルト挿通孔３３を、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａの雌ネジ孔３４及びライナー部材３１の固定ボルト締着孔３３に合致させて固定ボルトを締着することにより、高さ調整板３２を、本体凸曲面３０ａとライナー部材３１との間に挟み込んだ状態で固定することができるようになっている。
【００２９】
そして、本実施形態では、例えば図３（ｃ）に示すように、押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａの両端部から中央部分に向けて、本体凸曲面３０ａとライナー部材３１との間に挟み込まれた高さ調整板３２による高さを、調整高さｈ3の異なるものを使用したり適宜重ねて用いることで徐々に大きくしてゆくことによって、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率Ｒa（図３（ａ））を、より小さな曲率Ｒc（図３（ｃ））に変更したり調整したりすることができるようになっている。また、例えば押し金型本体３０の本体凸曲面３０ａの中央部分から両端部分に向けて、本体凸曲面３０ａとライナー部材３１との間に挟み込まれた高さ調整板３２による高さを徐々に大きくしてゆくことによって、ライナー部材３１の外側端面を連ねた凸曲面１５ａの曲率を、より大きな曲率に変更したり調整したりすることもできるようになっている。
【００３０】
したがって、本実施形態の押し金型１５によれば、セグメント主桁曲げ加工装置１０に押し金型本体３０を取り付けたままの状態で、ライナー部材３１を交換したり高さ調整板３２を挟み込むだけの作業によって、多くの手間を要することなく、先端部分の凸曲面１５ａの曲率を変更したりを調整したりすることができるので、押し金型の全体を交換したり加工し直したりする場合と比較して、作業時間の短縮やコストダウンを効果的に図ることが可能になる。
【００３１】
また、凸曲面１５ａを加工し直す場合も、押し金型本体３０から取り外したライナー部材３１に対して加工作業を行うことができるので、これらの加工作業を簡易にすることが可能になる。
【００３２】
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７、図８、及び図９（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。
【００３３】
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。
【００３４】
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９（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。
【００３５】
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。
【００３６】
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７、図８、及び図９（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。
【００３７】
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７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８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の上面１４ａ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。
【００３８】
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７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、４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８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４枚重ね合わせた主桁部材１２の上面に密着又は略密着させた状態とする。
【００３９】
これによって、４枚重ね合わせた主桁部材１２は、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８及び図９（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４枚同時に曲げ加工する。
【００４０】
上述のように、本実施形態のセグメント主桁曲げ加工装置１０では、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。
【００４１】
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。
【００４２】
また、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、本発明の受け金型を用いたセグメント主桁曲げ加工装置によって同時に曲げ加工される主桁部材の枚数は、４枚である必要は必ずしも無く、３枚又は５枚以上を同時に曲げ加工することもできる。また、回転コロ部材は、平坦な受け面を備えている必要は必ずしもない。さらに、本発明の受け金型を用いたセグメント主桁曲げ加工装置は、曲げ加工台の上方に上下方向に移動可能に配置されて曲げ加工台の平坦な上面との間に複数枚重ねて配置された主桁部材を挟み込むクランプ盤を備えている必要は必ずしもない。
【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 押し金型本体
３０ａ 本体凸曲面
３１ ライナー部材
３２ 高さ調整板の調整高さ
３３ 固定ボルト締着孔
３４ 雌ネジ孔
３５ボルト挿通孔
Ｘ 進退方向
ｚ 回転軸
ｈ1 ライナー部材の高さ
ｈ2 回転コロ部材の高さ
ｈ3 高さ調整板
ｔ 押し金型の厚さ
ｔ’ 積み重ねた主桁部材の厚さ
【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る押し金型であって、
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曲げ加工台と、凸曲面を進退方向の先端部分に備え、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前記押し金型と、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を含んでおり、
前記押し金型の前記凸曲面は、前記進退方向の先端部分に沿って周方向に連設配置されると共に、押し金型本体の本体凸曲面に対して着脱交換可能に設けられた多数のライナー部材によって形成されており、該ライナー部材を高さの異なるものと交換することにより、又は該ライナー部材と前記本体凸曲面との間に高さ調整板を挟み込むことにより、前記ライナー部材の外側端面を連ねた前記凸曲面の曲率が前記セグメントが設置されるトンネル横断面の曲線に沿った曲率となるように変更可能又は調整可能となっているセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型。
【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る押し金型であって、
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曲げ加工台と、凸曲面を進退方向の先端部分に備え、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前記押し金型と、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を含んでおり、
前記押し金型の前記凸曲面は、前記進退方向の先端部分に沿って周方向に連設配置されると共に、押し金型本体の本体凸曲面に対して着脱交換可能に設けられた多数のライナー部材によって形成されており、該ライナー部材を高さの異なるものと交換することにより、又は該ライナー部材と前記本体凸曲面との間に高さ調整板を挟み込むことにより、前記ライナー部材の外側端面を連ねた前記凸曲面の曲率が前記セグメントが設置されるトンネル横断面の曲線に沿った曲率となるように変更可能又は調整可能となっているセグメント主桁曲げ加工装置の押し金型。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１０−２３６２１４（Ｐ２０１０−２３６２１４Ａ）
【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２００９−８３７０５（Ｐ２００９−８３７０５）
【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）】
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