セグメント組立装置
【課題】内周平面セグメントを保持してリング状に組み立てられる上、内周凹凸セグメントも把持してリング状に組み立てられるセグメント組立装置を提供する。
【解決手段】シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレーム２の内部にて、セグメント３、３ｘをリング状に組み立てるセグメント組立装置１であって、内周面３ａに凹凸の無い部分を有するセグメント３を吸着して保持するためのバキュームパッド２２を有し、保持した内周平面セグメント３をリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第１移動台６と、内周面に凹凸を有する内周凹凸セグメント３ｘを把持するためのセグメント把持部４０を有し、把持した内周凹凸セグメント３ｘをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第２移動台３８とを備えたもの。
【解決手段】シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレーム２の内部にて、セグメント３、３ｘをリング状に組み立てるセグメント組立装置１であって、内周面３ａに凹凸の無い部分を有するセグメント３を吸着して保持するためのバキュームパッド２２を有し、保持した内周平面セグメント３をリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第１移動台６と、内周面に凹凸を有する内周凹凸セグメント３ｘを把持するためのセグメント把持部４０を有し、把持した内周凹凸セグメント３ｘをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第２移動台３８とを備えたもの。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレームの内部にて、セグメントをリング状に組み立てるセグメント組立装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、筒状のシールドフレームと、シールドフレームの前部に配設されたカッタと、カッタで切削された土砂をシールドフレーム内の隔壁後方に取り込む排土装置と、セグメントをシールドフレームの内周面に沿ってリング状に組み立てるべくシールドフレーム内に設けられたセグメント組立装置（エレクタ）と、リング状に組み立てられたセグメントに反力を取ってシールドフレームを前進させるべくシールドフレームに複数取り付けられたシールドジャッキとを備えている。
【０００３】
かかるシールド掘進機は、シールドジャッキを伸長させてカッタを切羽に押し付けてそのカッタで切羽を切削し、掘削された土砂を排土装置（スクリューコンベヤ等）によってシールドフレーム内の隔壁後方に取り込み、シールドフレームをシールドジャッキの伸長ストロークに応じて前進（掘進）させ、爾後、シールドジャッキを収縮させて既設のセグメントとシールドジャッキとの間にスペースを形成し、そのスペースにエレクタによってセグメントをリング状に組み立て、トンネルを構築するものである。
【０００４】
エレクタには、セグメントを把持すると共に、把持したセグメントをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する移動台が備えられている。この移動台に、組み立てるセグメントの内周面を吸着して保持するバキュームパッドを設けると共に、セグメントの中央にその内外周面を貫通して形成された保持孔に嵌入することでセグメントの保持を補助するセーフティピンを伸縮自在に設けたエレクタが知られている（特許文献１、２）。
【０００５】
このエレクタによれば、バキュームパッドによってセグメントの内周面を吸着すると共にセーフティピンをセグメントの保持孔に嵌入することでセグメントを保持するので、セグメントの内周面にセグメント把持用の把持金物を取り付け、セグメントの組み立て後にその把持金物を取り外すという一般的なエレクタでは必要な把持金物の着脱作業が不要となり、セグメントの組み立ての高速化及び自動化が可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１８９２００号公報
【特許文献２】特開平１０−８８９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したバキュームパッドを利用したセグメントの保持は、内周面に凹凸の無い平滑な部分（バキュームパッドが当接される部分）を有するセグメント（所謂平板形セグメント等、以下、内周平面セグメントともいう）でなければ、行うことができない。内周面が凹凸形状のセグメント（所謂鋼製セグメント、ダグタイルセグメント等、以下、内周凹凸セグメントともいう）では、バキュームパッドの負圧がセグメント内周面の凹凸部から逃げてしまうため、バキュームパッドで吸着保持できないのである。
【０００８】
しかし乍ら、トンネルのカーブ掘進時、掘進深度が深くなっていく場合、２以上のトンネルを分岐、接続する場合等においては、内周平面セグメントを用いるのではなく、内周凹凸セグメントを用いてトンネルを構築する必要が生じるケースが有る。例えば、カーブ掘進時には、そのカーブ計画線に合わせてテーパー角が設定されたテーパーセグメントを用いる必要があり、このテーパーセグメントは、ストレート掘進時に用いる標準品である内周平面セグメントとは別に、カーブの曲率に応じて個別に鋼製セグメントとして製造される。また、掘進深度が深くなっていく場合には、土圧水圧が高まるため、標準品である内周平面セグメントではなく、より強度の高いダグタイルセグメントを用いる必要が生じる。また、２以上のトンネルを分岐、接続する際には、分岐、接続するトンネルの開口部分に、通常の内周平面セグメントよりも剛性が高いダグタイルセグメント等を用いる必要が生じる。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、内周平面セグメントを保持してリング状に組み立てられる上、内周凹凸セグメントも把持してリング状に組み立てられるセグメント組立装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレームの内部にて、セグメントをリング状に組み立てるセグメント組立装置であって、内周面に凹凸の無い部分を有するセグメントを、上記部分を吸着して保持するためのバキュームパッドを有し、保持したセグメントをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第１移動台と、内周面に凹凸を有する内周凹凸セグメントを把持するためのセグメント把持部を有し、把持した内周凹凸セグメントをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第２移動台とを備えたものである。
【００１１】
上記シールドフレームの周方向に回転する環状の旋回フレームと、該旋回フレームに上記シールドフレームの径方向に移動可能に装着された第１吊りビームと、上記旋回フレームに上記第１吊りビームと対向するようにして上記シールドフレームの径方向に移動可能に装着された第２吊りビームとを備え、上記第１吊りビームに上記第１移動台を設け、上記第２吊りビームに上記第２移動台を設けてもよい。
【００１２】
上記第１移動台が、上記バキュームパッドにより吸着された上記内周平面セグメントの切羽側端面に形成された凹部に係合する凸部を有するものでもよい。
【００１３】
上記第１移動台が、上記バキュームパッドにより吸着された上記内周平面セグメントの切羽側端面に当接される押え部を有するものでもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るセグメント組立装置によれば、内周平面セグメントを保持してリング状に組み立てられる上、内周凹凸セグメントも把持してリング状に組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１（ａ）は本実施形態に係るセグメント組立装置（以下エレクタともいう）の側断面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図を示す。
【００１７】
エレクタ１は、シールド掘進機の外殻を成す円筒状のシールドフレーム２の内部にて、セグメント３をリング状に組み立てるものであり、本実施形態に係るエレクタ１は、内周面に凹凸の無い部分を有するセグメント３（内周平面セグメント３（図５参照））を、その凹凸の無い部分を吸着して保持するバキュームパッド２２を有する第１移動台６と、内周面に凹凸を有する内周凹凸セグメント３ｘ（図７参照）を把持するセグメント把持部４０を有する第２移動台３８とを備えている。第１移動台６、第２移動台３８は、共に、保持又は把持したセグメント３、３ｘをリング状に組み立てるため、トンネル（シールドフレーム２）の周方向、径方向及び軸方向に移動するようになっている。
【００１８】
エレクタ１は、シールドフレーム２の軸心を中心としてトンネル周方向に回転する旋回フレーム４と、旋回フレーム４にシールドフレーム２の径方向に移動可能に設けられた第１吊りビーム５と、旋回フレーム４に第１吊りビーム５と対向するようにしてシールドフレーム２の径方向に移動可能に装着された第２吊りビーム３３とを有する。第１吊りビーム５には、上記第１移動台６がシールドフレーム２の軸方向に移動可能に装着され、第２吊りビーム３３には、上記第２移動台３８がシールドフレーム２の軸方向に移動可能に装着されている。第１移動台６は、内周平面セグメント３を吸着して保持するためのバキュームパッド２２を有し、第２移動台３８は、内周凹凸セグメント３ｘを把持するためのセグメント把持部４０を有する。
【００１９】
旋回フレーム４は、円環状に形成され、シールドフレーム２の内周面に設けられたリングガーダー８に軸支された支持ローラ９に、回転可能に支持されている。旋回フレーム４は、軸方向の前部に駆動ギヤ１０を有し、その駆動ギヤ１０に図示しないモータのピニオンが噛合されて回転駆動される。なお、リングガーダー８には、リング状に組み立てられた後のセグメント３に反力を取ってシールドフレーム２を前進させるシールドジャッキ１１が設けられている。
【００２０】
旋回フレーム４の軸方向の後部には、１８０度間隔で配設された一対の支持フレーム１２が、夫々軸方向後方に延出されて設けられている。支持フレーム１２には、第１吊りビーム５がトンネル径方向に移動可能に装着されている。第１吊りビーム５は、各支持フレーム１２にシールドフレーム２の直径方向と平行に装着された円筒状のガイド筒に挿通されるガイド柱１３と、これらガイド柱１３の端部同士を連結する連結部１４とからＵ字状に形成されており、連結部１４と支持フレーム１２との間に介設されたジャッキ１５によってトンネル径方向に移動される。
【００２１】
第１吊りビーム５の連結部１４には、第１移動台６がトンネル軸方向に移動可能に装着されている。第１移動台６は、第１吊りビーム５の連結部１４にトンネル幅方向に間隔を隔ててトンネル軸方向に延出された一対のガイド柱１６に挿通された円筒状のガイド筒１７を有し、ガイド筒１７とガイド柱１６との間に介設されたジャッキ（図示せず）によってトンネル軸方向に移動される。
【００２２】
図１（ａ）の部分拡大図である図２、図２のIII−III線断面図である図３、図２のIV−IV線断面図である図４に示すように、第１移動台６は、上記ガイド筒１７が形成された台本体１８と、台本体１８に姿勢調節部１９を介して装着されたセグメント保持部２０とから主に構成されている。セグメント保持部２０は、セグメント３を保持、解放するものであり、台本体１８に姿勢調節部１９を介して装着された保持部本体２１と、保持部本体２１の下面（トンネル径方向外側面）に装着されたバキュームパッド２２と、保持部本体２１にトンネル軸方向に移動自在に装着されセグメント３の切羽側端面２３に形成された凹部２４（ズレ防止穴）に係合する凸部２５（ズレ防止ピン）とを有する。
【００２３】
バキュームパッド２２は、ゴム等の可撓性材料からリング状（高さの低い筒状）に形成されており、その上端が保持部本体２１の下面に接着等によって固定され、下端がセグメント３の上面（内周面）に当接される。バキュームパッド２２の下端がセグメント３の上面に当接された状態で、バキュームパッド２２の内方の空気は、保持部本体２１の下面に形成された排気口からバキュームポンプによって排気されるようになっている。この排気により、バキュームパッド２２の内方が負圧となり、セグメント３が吸着される。
【００２４】
保持部本体２１には、トンネル軸方向に延出された円筒状のガイド筒２６が、トンネル幅方向に間隔を隔てて一対設けられ、各ガイド筒２６には、ガイド柱２７が夫々スライド可能に挿通されている。各ガイド柱２７の先端部（トンネル軸方向前部）は、接続板２８によって連結されている。接続板２８は、各ガイド柱２７の先端部を連結するトンネル幅方向の長さを有すると共に、バキュームパッド２２により吸着したセグメント３のトンネル軸方向前部の端面（切羽側端面２３）に対向するトンネル径方向の高さを有する。
【００２５】
接続板２８のトンネル幅方向の中央には、バキュームパッド２２で吸着したセグメント３の切羽側端面２３に形成された前記凹部（ズレ防止穴）２４に係合する前記凸部（ズレ防止ピン）２５が設けられている。ズレ防止ピン２５は、本実施形態では円錐台状（円錐の頂部を切除した形状）に形成され、それに合わせてズレ防止穴２４が円錐台穴状に形成されているが、これに限らず、例えばズレ防止ピン２５を円柱状としズレ防止穴２４を円孔としてもよく、ズレ防止ピン２５を角柱状としズレ防止穴２４を角孔としてもよい。
【００２６】
接続板２８のトンネル幅方向の両端側には、バキュームパッド２２で吸着したセグメント３の切羽側端面２３に当接される押え部（ズレ防止板）２９が、上記ズレ防止ピン２５を中間に挟むようにして夫々配設されている。ズレ防止板２９は、セグメント３を傷つけないために樹脂やウレタンゴム等の軟質材からなり、本実施形態では、図３に示すようにトンネル径方向から見てガイド柱２７と重なる位置に配設されているが、重ならない位置に配設されても構わない。
【００２７】
接続板２８と保持部本体２１との間には、接続板２８をトンネル軸方向に移動させるアクチュエータ（ジャッキ）３０が介設されている。ジャッキ３０は、その伸縮により接続板２８を保持部本体２１に対してトンネル軸方向に移動させ、接続板２８に設けたズレ防止ピン２５を、バキュームパッド２２に吸着したセグメント３のズレ防止穴２４に係合離脱させると共に、接続板２８に設けたズレ防止板２９をバキュームパッド２２に吸着したセグメント３の切羽側端面に当接、離間させるものである。ジャッキ３０は、保持部本体２１の上面（トンネル径方向内方側面）に載置されているので、シールドジャッキ１１と干渉することはない。なお、ジャッキ３０は、本実施形態では、図３に示すようにトンネル径方向から見てズレ防止ピン２５と重なる位置に配設されているが、重ならない位置に配設されても構わない。
【００２８】
バキュームパッド２２、ズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９によって保持されたセグメント３は、図２、図３に示す姿勢調節部１９によって保持姿勢が調節されるようになっている。姿勢調節部１９は、台本体１８と保持部本体２１との間に介設され保持部本体２１を台本体１８に対して全方向傾動可能に吊り下げる吊下ロッド３１と、台本体１８と保持部本体２１との間にトンネル幅方向、軸方向に間隔を隔てて配置された４本の姿勢制御ジャッキ３２とを有し、各姿勢制御ジャッキ３２の伸縮量を制御することで、バキュームパッド２２等によって保持されたセグメント３の姿勢を、台本体１８に対して変更するものである。
【００２９】
上述のバキュームパッド２２、ズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９は、内周面に凹凸の無い平面状（平滑）の部分を有するセグメント３（所謂平板形セグメント等、以下、内周平面セグメントともいう）を保持するものであるが、トンネルのカーブ掘進時等においては、内周平面セグメント３を用いるのではなく、図７に示すように内周面に凹凸を有するセグメント（所謂鋼製セグメント、ダグタイルセグメント等、以下、内周凹凸セグメントともいう）３ａを用いてトンネルを構築する必要が生じるケースが有る。
【００３０】
図７に示すように、内周凹凸セグメント３ｘは、円弧状に形成されたスキンプレート５０と、スキンプレート５０のトンネル軸方向の縁部に設けられ内周凹凸セグメント３ｘの厚さ方向に形成された主桁５１と、スキンプレート５０のトンネル周方向の縁部に設けられ内周凹凸セグメント３ｘの厚さ方向に形成された継手板５２と、スキンプレート５０に前後の主桁５１を接続するようにして設けられた縦リブ５３と、スキンプレート５０に設けられた吊手金具５４とを有している。吊手金具５４には、係合穴５５が形成されている。かかる内周凹凸セグメント３ｘは、バキュームパッド２２によって吸着できないため、別のセグメント保持部によって保持する必要がある。
【００３１】
そこで、本実施形態に係るセグメント組立装置１は、内周凹凸セグメント３ｘを保持するため、以下に述べる構成を有している。
【００３２】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、支持フレーム１２には、第１吊りビーム５と対向するようにして、第２吊りビーム３３がシールドフレーム２の径方向（トンネル径方向）に移動可能に装着されている。この第２吊りビーム３３は、支持フレーム１２にシールドフレーム２の直径方向と平行に装着された円筒状のガイド筒に挿通された一対のガイド柱３５と、これらガイド柱３５の端部同士を連結する連結部３６とからＵ字状に形成されており、連結部３６と支持フレーム１２との間に介設されたジャッキ３７によってトンネル径方向に移動される。
【００３３】
第２吊りビーム３３の連結部３６には、第２移動台３８がシールドフレーム２の軸方向（トンネル軸方向）に移動可能に装着されており、第２移動台３８は、ジャッキ３９によってトンネル軸方向に移動される。第２移動台３８は、内周凹凸セグメント３ｘを把持するためのセグメント把持部４０を有する。セグメント把持部４０は、図７に示す内周凹凸セグメント３ｘの吊手金具５４をトンネル軸方向から挟んでその係合穴５５にボルト等によって連結される連結部４１と、連結部４１をトンネル幅方向から挟んでその両脇に配設され連結部４１に連結されたセグメント３ｘの内周面を押圧することでそのセグメント３ｘをしっかりと保持するためのサポートジャッキ４２とを有する。
【００３４】
本実施形態の作用を述べる。
【００３５】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係るセグメント組立装置１に、内周平面セグメント３を保持する際には、内周平面セグメント３をトンネル底部に仮置きし、旋回フレーム４をトンネル周方向に回転させ、第１吊りビーム５をトンネル径方向に移動させ、第１移動台６をトンネル軸方向に移動させることで、第１移動台６に装備したバキュームパッド２２を、トンネル底部に仮置きした内周平面セグメント３の内周面に対向させる。
【００３６】
バキュームパッド２２を内周平面セグメント３に対向させた後、第１吊りビーム５をトンネル径方向外方に移動させてバキュームパッド２２を内周平面セグメント３の内周面（凹凸の無い部分）に当接させ（軽く触れさせ）、ジャッキ３０を収縮することで接続板２８をトンネル軸方向後方（坑口側）に移動させ、図２、図４に示すように、接続板２８に設けたズレ防止ピン２５を内周平面セグメント３の切羽側端面２３に形成されたズレ防止穴２４に係合させると共に、接続板２８に設けたズレ防止板２９を内周平面セグメント３の切羽側端面２３に押し付ける。これにより、内周平面セグメント３の保持部本体２６に対する位置が定められる。
【００３７】
ジャッキ３０を収縮させてズレ防止ピン２５をズレ防止穴２４に係合させる際、ズレ防止ピン２５が円錐台状に形成されていると共にズレ防止穴２４がそのズレ防止ピン２５に応じた円錐台穴状に形成されているので、ズレ防止穴２４に対するズレ防止ピン２５の位置が仮にずれていてもズレ防止ピン２５が正規の位置に案内される。このとき、ズレ防止ピン２５が設けられた接続板２８及び接続板２８が装着された保持部本体２６が、ズレ防止穴２４が形成された内周平面セグメント３（この段階ではトンネル底部に仮置きされている）に対して相対移動する。よって、ズレ防止ピン２５をズレ防止穴２４に係合させる前に、保持部本体２６が取り付けられた台本体１８を第１吊りビーム５に対してトンネル軸方向に移動自在とし、第１吊りビーム５を旋回フレーム４に対してトンネル径方向に移動自在とし、旋回フレーム４をトンネル周方向に回転自在としておくことで、トンネル底部に仮置きされた内周平面セグメント３に対する保持部本体２６の相対移動（三次元的な相対移動）を許容するようにする。
【００３８】
ジャッキ３０の収縮によって、ズレ防止ピン２５がズレ防止穴２４に係合され、ズレ防止板２９が内周平面セグメント３の切羽側端面２３に当接された後、バキュームパッド２２の内方の空気をバキュームポンプによって排気してバキュームパッド２２に内周平面セグメント３を吸着させる。これにより、内周平面セグメント３がバキュームパッド２２、ズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９によって位置決めされて保持される。保持後、第１吊りビーム５をトンネル径方向に移動させ、旋回フレーム４をトンネル周方向に回転させ、第１移動台６の台本体１８をトンネル軸方向に移動させることで、バキュームパッド２２、ズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９によって保持された内周平面セグメント３を所望の組付位置に移動させ、図５に示すように、既設セグメント３に組み付ける。
【００３９】
本実施形態における内周平面セグメント３は、内周面３ａがバキュームパッド２２によって健全に吸着できるように凹部がなく平滑に形成されており、坑口側端面４３に係合ピン４４が設けられ、切羽側端面２３に係合孔４５が形成されていると共に前記ズレ防止穴２４が形成され、一方のピース間端面４６にコーン状に形成された雄コーン部４７が設けられ、他方のピース間端面４８にコーン穴を有する雌コーン部４９が設けられている。かかる内周平面セグメント３は、一方のピース間端面４６が既設セグメント３のピース間端面４８に軸方向にずれた状態で当接された後、軸方向に移動され、これにより、雄コーン部４７が既設セグメント３の雌コーン部４９に係合され、係合ピン４４が既設セグメント３の係合孔４５に係合され、組み付けが達成される。
【００４０】
バキュームパッド２２等により保持した内周平面セグメント３をトンネル軸方向後方（坑口側）に移動させて既設セグメント３に押し付けて組み付ける際、保持した内周平面セグメント３は既設セグメント３からトンネル軸方向前方（切羽側）の反力を受けることになるが、この反力は図４に示すようにバキュームパッド２２で保持した内周平面セグメント３の切羽側端面２３に当接された接続板２８のズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９によって支持される。よって、保持した内周平面セグメント３をバキュームパッド２２に対してズラすことなく所定の適切な力で坑口側の既設セグメント３に押し付けることができる。
【００４１】
ところで、セグメント３をバキュームパッド２２で吸着保持した状態のときに、例えば停電や故障等によってバキュームポンプの作動が停止すると、バキュームパッド２２の吸着力が低下する。すなわち、バキュームパッド２２とバキュームポンプとの間の排気経路又はバキュームポンプ内部にはバキュームパッド２２の吸着力を保持するための逆止弁が設けられているものの、セグメント３を保持している間は通常作動されているべきバキュームポンプが停電等によって停止すると、逆止弁やバキュームパッド２２の縁部から少しずつ負圧が抜けるので、バキュームパッド２２の吸着力が低下する。
【００４２】
このように停電、故障等によりバキュームポンプの作動が停止してバキュームパッド２２の吸着力が低下しても、本実施形態ではズレ防止ピン２５がズレ防止穴２４に係合されてセグメント３の保持を補助しているので、セグメント３がバキュームパッド２２に対してズレたりバキュームパッド２２から脱落することが抑制される。
【００４３】
詳しくは、停電等によってバキュームポンプの作動が停止した状態で、トンネル底部にてバキュームパッド２２で吸着されたセグメント３が旋回フレーム４の回転によりトンネル周方向に９０度旋回移動された状態となると、セグメント３とバキュームパッド２２との間の吸着面に剪断力が作用するため、セグメント３のズレ及び脱落が最も生じ易いが、図４を参照すると、９０度旋回されて立てられた状態のセグメント３は、バキュームパッド２２の吸着力の低下によりズレ防止ピン２５を中心として回転してズレて脱落しようとするところ、セグメント３の切羽側端面２３の下部がズレ防止ピン２５の下方に位置するズレ防止板２９に押し付けられてセグメント３の回転が防止されるので、セグメント３のズレ及び脱落が防止される。
【００４４】
また、セグメント３のトンネル底部からの周方向旋回角度が９０度未満のときには、セグメント３とバキュームパッド２２との間の吸着面に生じる剪断力は９０度旋回された場合と比べて小さくなるので、９０度のときと比べるとセグメント３はズレ難く脱落し難い。また、セグメント３のトンネル底部からの周方向旋回角度が９０度を超えると、セグメント３の自重の一部がバキュームパッド２２の上に載せられた状態となる（１８０度旋回移動されたときにはセグメント３の全自重がバキュームパッド２２に載せられた状態となる）ので、９０度のときと比べるとセグメント３はズレ難く脱落し難い。
【００４５】
このように本実施形態では、セグメント３の切羽側端面２３を利用するズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９によってバキュームパッド２２によるセグメント３の吸着保持を補助しているので、セグメント３の内周面にセーフティピン（特許文献１、２参照）を差し込むための保持孔を形成する必要はない。
【００４６】
よって、セグメント３を組み付けた後（一次覆工後）、保持孔を塞ぐ防水施工（二次覆工）が不要となり、コストダウンを図ることができる。また、バキュームパッド２２の形状を保持孔を避けた形状とする必要はなく、バキュームパッド２２の吸着面積が保持孔によって制限されることはなく、バキュームパッド２２の吸着力向上が保持孔によって制限されることはない。また、バキュームパッド２２の形状を保持孔を避けて複雑な形状とする必要もなく、コストダウンに繋がる。
【００４７】
すなわち、本実施形態に係るセグメント組立装置１によれば、セグメント３の内周面に孔（保持孔）のない平板形のセグメント３をバキュームパッド２２で吸着した際に、そのセグメント３をバキュームパッド２２に対してずらすことなく健全に保持でき、既設セグメント３に的確に組み付けることができる。
【００４８】
また、カーブ掘進時等においては、既述のように、図７に示す内面凹凸セグメント３ｘを組み付ける必要が生じるが、この場合、本実施形態に係るエレクタ１においては、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す第２移動台３８に備えられたセグメント把持部４０によって、内面凹凸セグメント３ｘを把持し、リング状に組み付けることができる。
【００４９】
第２移動台３８及びそれが装着された第２吊りビーム３３は、第１移動台６及びそれが装着された第１吊りビーム５に対して、旋回フレーム４の周方向に１８０度隔てられて対向配置されているので、第１移動台６及び第１吊りビーム５に対するバランスウェイト（カウンタウェイト）として機能し、旋回フレーム４の安定した回転に寄与する。
【００５０】
また、第２吊りビーム３３のトンネル径方向の移動量を調節することで旋回フレーム４の軸心廻りの慣性モーメントを調節できるので、例えば第１吊りビーム５の第１移動台６に通常の大きさの内周平面セグメント３よりも小さく軽いキーセグメント３ｙ（内周平面セグメント、図１参照）を保持した場合には、第２吊りビーム３３をトンネル径方向内方に引き込み、バランスを採るようにしてもよい。
【００５１】
このように本実施形態に係るセグメント組立装置によれば、内周平面セグメント３（平板形セグメント、コンクリートセグメント等）を保持してリング状に組み立てられる上、内周凹凸セグメント３ｘ（鋼製セグメント、ダグタイルセグメント等）も把持してリング状に組み立てることができる。
【００５２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
例えば、図２〜図４に示す凸部（ズレ防止ピン）２５及び押え部（ズレ防止板）２９が設けられた接続板２８を、保持部本体２１に固定してもよい。この場合、保持部本体２１が装着された台本体１８をトンネル軸方向に移動させることで、凸部２５及び押え部２９をセグメント３の切羽側端面２３に接触させるようにする。また、凸部２５と押え部２９とを別々にトンネル軸方向に移動可能とし、別々にアクチュエータ（ジャッキ）で移動させるようにしてもよい。また、押え部２９を省略してもよい。また、図６に示すように、凸部２５を２個とし、押え部２９を１個としてもよい。
【００５４】
また、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す第２吊りビーム３３を省略し、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、第１吊りビーム５のガイド柱１３の、第１移動台６が装着された側とは反対側の端部に、連結部３６を介して第２移動台３８を装着してもよい。こうすれば、部品点数が減るので低コスト化を推進できる。
【００５５】
また、同様に第２吊りビーム３３を省略し、図９に示すように、第１吊りビーム５の連結部１４に、第１移動台６と第２移動台３８とを旋回フレーム４の周方向に間隔を隔てて並設してもよい。この場合も、部品点数が減るので低コスト化を推進できる。
【００５６】
また、バキュームパッド２２によって吸着保持されるセグメント３は、図５に示すように内周面の全てが凹凸なく平坦状となっていてもよいが、内周面の一部（バキュームパッド２２が当接される部分）のみが凹凸なく平坦状となっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係るセグメント組立装置の説明図であり、（ａ）はセグメント組立装置の側断面図、（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。
【図２】図１（ａ）の部分拡大図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】上記セグメント組立装置によるセグメントの組み立ての様子を示す説明図である。
【図６】上記セグメント組立装置の凸部の変形例を示す説明図である。
【図７】内周面凹凸セグメントの斜視図である。
【図８】本発明の変形実施形態に係るセグメント組立装置の説明図であり、（ａ）はセグメント組立装置の側断面図、（ｂ）は図８（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線断面図である。
【図９】本発明の別の変形実施形態に係るセグメント組立装置の輪切り断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ セグメント組立装置（エレクタ）
２ シールドフレーム
３ セグメント（内周平面セグメント）
３ｘ セグメント（内周凹凸セグメント）
４ 旋回フレーム
５ 第１吊りビーム
６ 第１移動台
２２ バキュームパッド
２３ 切羽側端面
２４ 凹部
２５ 凸部
２９ 押え部
３３ 第２吊りビーム
３８ 第２移動台
４０ セグメント把持部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレームの内部にて、セグメントをリング状に組み立てるセグメント組立装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
シールド掘進機は、筒状のシールドフレームと、シールドフレームの前部に配設されたカッタと、カッタで切削された土砂をシールドフレーム内の隔壁後方に取り込む排土装置と、セグメントをシールドフレームの内周面に沿ってリング状に組み立てるべくシールドフレーム内に設けられたセグメント組立装置（エレクタ）と、リング状に組み立てられたセグメントに反力を取ってシールドフレームを前進させるべくシールドフレームに複数取り付けられたシールドジャッキとを備えている。
【０００３】
かかるシールド掘進機は、シールドジャッキを伸長させてカッタを切羽に押し付けてそのカッタで切羽を切削し、掘削された土砂を排土装置（スクリューコンベヤ等）によってシールドフレーム内の隔壁後方に取り込み、シールドフレームをシールドジャッキの伸長ストロークに応じて前進（掘進）させ、爾後、シールドジャッキを収縮させて既設のセグメントとシールドジャッキとの間にスペースを形成し、そのスペースにエレクタによってセグメントをリング状に組み立て、トンネルを構築するものである。
【０００４】
エレクタには、セグメントを把持すると共に、把持したセグメントをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する移動台が備えられている。この移動台に、組み立てるセグメントの内周面を吸着して保持するバキュームパッドを設けると共に、セグメントの中央にその内外周面を貫通して形成された保持孔に嵌入することでセグメントの保持を補助するセーフティピンを伸縮自在に設けたエレクタが知られている（特許文献１、２）。
【０００５】
このエレクタによれば、バキュームパッドによってセグメントの内周面を吸着すると共にセーフティピンをセグメントの保持孔に嵌入することでセグメントを保持するので、セグメントの内周面にセグメント把持用の把持金物を取り付け、セグメントの組み立て後にその把持金物を取り外すという一般的なエレクタでは必要な把持金物の着脱作業が不要となり、セグメントの組み立ての高速化及び自動化が可能となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平９−１８９２００号公報
【特許文献２】特開平１０−８８９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、上述したバキュームパッドを利用したセグメントの保持は、内周面に凹凸の無い平滑な部分（バキュームパッドが当接される部分）を有するセグメント（所謂平板形セグメント等、以下、内周平面セグメントともいう）でなければ、行うことができない。内周面が凹凸形状のセグメント（所謂鋼製セグメント、ダグタイルセグメント等、以下、内周凹凸セグメントともいう）では、バキュームパッドの負圧がセグメント内周面の凹凸部から逃げてしまうため、バキュームパッドで吸着保持できないのである。
【０００８】
しかし乍ら、トンネルのカーブ掘進時、掘進深度が深くなっていく場合、２以上のトンネルを分岐、接続する場合等においては、内周平面セグメントを用いるのではなく、内周凹凸セグメントを用いてトンネルを構築する必要が生じるケースが有る。例えば、カーブ掘進時には、そのカーブ計画線に合わせてテーパー角が設定されたテーパーセグメントを用いる必要があり、このテーパーセグメントは、ストレート掘進時に用いる標準品である内周平面セグメントとは別に、カーブの曲率に応じて個別に鋼製セグメントとして製造される。また、掘進深度が深くなっていく場合には、土圧水圧が高まるため、標準品である内周平面セグメントではなく、より強度の高いダグタイルセグメントを用いる必要が生じる。また、２以上のトンネルを分岐、接続する際には、分岐、接続するトンネルの開口部分に、通常の内周平面セグメントよりも剛性が高いダグタイルセグメント等を用いる必要が生じる。
【０００９】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、内周平面セグメントを保持してリング状に組み立てられる上、内周凹凸セグメントも把持してリング状に組み立てられるセグメント組立装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレームの内部にて、セグメントをリング状に組み立てるセグメント組立装置であって、内周面に凹凸の無い部分を有するセグメントを、上記部分を吸着して保持するためのバキュームパッドを有し、保持したセグメントをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第１移動台と、内周面に凹凸を有する内周凹凸セグメントを把持するためのセグメント把持部を有し、把持した内周凹凸セグメントをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第２移動台とを備えたものである。
【００１１】
上記シールドフレームの周方向に回転する環状の旋回フレームと、該旋回フレームに上記シールドフレームの径方向に移動可能に装着された第１吊りビームと、上記旋回フレームに上記第１吊りビームと対向するようにして上記シールドフレームの径方向に移動可能に装着された第２吊りビームとを備え、上記第１吊りビームに上記第１移動台を設け、上記第２吊りビームに上記第２移動台を設けてもよい。
【００１２】
上記第１移動台が、上記バキュームパッドにより吸着された上記内周平面セグメントの切羽側端面に形成された凹部に係合する凸部を有するものでもよい。
【００１３】
上記第１移動台が、上記バキュームパッドにより吸着された上記内周平面セグメントの切羽側端面に当接される押え部を有するものでもよい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明に係るセグメント組立装置によれば、内周平面セグメントを保持してリング状に組み立てられる上、内周凹凸セグメントも把持してリング状に組み立てることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の好適な実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１６】
図１（ａ）は本実施形態に係るセグメント組立装置（以下エレクタともいう）の側断面図を示し、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図を示す。
【００１７】
エレクタ１は、シールド掘進機の外殻を成す円筒状のシールドフレーム２の内部にて、セグメント３をリング状に組み立てるものであり、本実施形態に係るエレクタ１は、内周面に凹凸の無い部分を有するセグメント３（内周平面セグメント３（図５参照））を、その凹凸の無い部分を吸着して保持するバキュームパッド２２を有する第１移動台６と、内周面に凹凸を有する内周凹凸セグメント３ｘ（図７参照）を把持するセグメント把持部４０を有する第２移動台３８とを備えている。第１移動台６、第２移動台３８は、共に、保持又は把持したセグメント３、３ｘをリング状に組み立てるため、トンネル（シールドフレーム２）の周方向、径方向及び軸方向に移動するようになっている。
【００１８】
エレクタ１は、シールドフレーム２の軸心を中心としてトンネル周方向に回転する旋回フレーム４と、旋回フレーム４にシールドフレーム２の径方向に移動可能に設けられた第１吊りビーム５と、旋回フレーム４に第１吊りビーム５と対向するようにしてシールドフレーム２の径方向に移動可能に装着された第２吊りビーム３３とを有する。第１吊りビーム５には、上記第１移動台６がシールドフレーム２の軸方向に移動可能に装着され、第２吊りビーム３３には、上記第２移動台３８がシールドフレーム２の軸方向に移動可能に装着されている。第１移動台６は、内周平面セグメント３を吸着して保持するためのバキュームパッド２２を有し、第２移動台３８は、内周凹凸セグメント３ｘを把持するためのセグメント把持部４０を有する。
【００１９】
旋回フレーム４は、円環状に形成され、シールドフレーム２の内周面に設けられたリングガーダー８に軸支された支持ローラ９に、回転可能に支持されている。旋回フレーム４は、軸方向の前部に駆動ギヤ１０を有し、その駆動ギヤ１０に図示しないモータのピニオンが噛合されて回転駆動される。なお、リングガーダー８には、リング状に組み立てられた後のセグメント３に反力を取ってシールドフレーム２を前進させるシールドジャッキ１１が設けられている。
【００２０】
旋回フレーム４の軸方向の後部には、１８０度間隔で配設された一対の支持フレーム１２が、夫々軸方向後方に延出されて設けられている。支持フレーム１２には、第１吊りビーム５がトンネル径方向に移動可能に装着されている。第１吊りビーム５は、各支持フレーム１２にシールドフレーム２の直径方向と平行に装着された円筒状のガイド筒に挿通されるガイド柱１３と、これらガイド柱１３の端部同士を連結する連結部１４とからＵ字状に形成されており、連結部１４と支持フレーム１２との間に介設されたジャッキ１５によってトンネル径方向に移動される。
【００２１】
第１吊りビーム５の連結部１４には、第１移動台６がトンネル軸方向に移動可能に装着されている。第１移動台６は、第１吊りビーム５の連結部１４にトンネル幅方向に間隔を隔ててトンネル軸方向に延出された一対のガイド柱１６に挿通された円筒状のガイド筒１７を有し、ガイド筒１７とガイド柱１６との間に介設されたジャッキ（図示せず）によってトンネル軸方向に移動される。
【００２２】
図１（ａ）の部分拡大図である図２、図２のIII−III線断面図である図３、図２のIV−IV線断面図である図４に示すように、第１移動台６は、上記ガイド筒１７が形成された台本体１８と、台本体１８に姿勢調節部１９を介して装着されたセグメント保持部２０とから主に構成されている。セグメント保持部２０は、セグメント３を保持、解放するものであり、台本体１８に姿勢調節部１９を介して装着された保持部本体２１と、保持部本体２１の下面（トンネル径方向外側面）に装着されたバキュームパッド２２と、保持部本体２１にトンネル軸方向に移動自在に装着されセグメント３の切羽側端面２３に形成された凹部２４（ズレ防止穴）に係合する凸部２５（ズレ防止ピン）とを有する。
【００２３】
バキュームパッド２２は、ゴム等の可撓性材料からリング状（高さの低い筒状）に形成されており、その上端が保持部本体２１の下面に接着等によって固定され、下端がセグメント３の上面（内周面）に当接される。バキュームパッド２２の下端がセグメント３の上面に当接された状態で、バキュームパッド２２の内方の空気は、保持部本体２１の下面に形成された排気口からバキュームポンプによって排気されるようになっている。この排気により、バキュームパッド２２の内方が負圧となり、セグメント３が吸着される。
【００２４】
保持部本体２１には、トンネル軸方向に延出された円筒状のガイド筒２６が、トンネル幅方向に間隔を隔てて一対設けられ、各ガイド筒２６には、ガイド柱２７が夫々スライド可能に挿通されている。各ガイド柱２７の先端部（トンネル軸方向前部）は、接続板２８によって連結されている。接続板２８は、各ガイド柱２７の先端部を連結するトンネル幅方向の長さを有すると共に、バキュームパッド２２により吸着したセグメント３のトンネル軸方向前部の端面（切羽側端面２３）に対向するトンネル径方向の高さを有する。
【００２５】
接続板２８のトンネル幅方向の中央には、バキュームパッド２２で吸着したセグメント３の切羽側端面２３に形成された前記凹部（ズレ防止穴）２４に係合する前記凸部（ズレ防止ピン）２５が設けられている。ズレ防止ピン２５は、本実施形態では円錐台状（円錐の頂部を切除した形状）に形成され、それに合わせてズレ防止穴２４が円錐台穴状に形成されているが、これに限らず、例えばズレ防止ピン２５を円柱状としズレ防止穴２４を円孔としてもよく、ズレ防止ピン２５を角柱状としズレ防止穴２４を角孔としてもよい。
【００２６】
接続板２８のトンネル幅方向の両端側には、バキュームパッド２２で吸着したセグメント３の切羽側端面２３に当接される押え部（ズレ防止板）２９が、上記ズレ防止ピン２５を中間に挟むようにして夫々配設されている。ズレ防止板２９は、セグメント３を傷つけないために樹脂やウレタンゴム等の軟質材からなり、本実施形態では、図３に示すようにトンネル径方向から見てガイド柱２７と重なる位置に配設されているが、重ならない位置に配設されても構わない。
【００２７】
接続板２８と保持部本体２１との間には、接続板２８をトンネル軸方向に移動させるアクチュエータ（ジャッキ）３０が介設されている。ジャッキ３０は、その伸縮により接続板２８を保持部本体２１に対してトンネル軸方向に移動させ、接続板２８に設けたズレ防止ピン２５を、バキュームパッド２２に吸着したセグメント３のズレ防止穴２４に係合離脱させると共に、接続板２８に設けたズレ防止板２９をバキュームパッド２２に吸着したセグメント３の切羽側端面に当接、離間させるものである。ジャッキ３０は、保持部本体２１の上面（トンネル径方向内方側面）に載置されているので、シールドジャッキ１１と干渉することはない。なお、ジャッキ３０は、本実施形態では、図３に示すようにトンネル径方向から見てズレ防止ピン２５と重なる位置に配設されているが、重ならない位置に配設されても構わない。
【００２８】
バキュームパッド２２、ズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９によって保持されたセグメント３は、図２、図３に示す姿勢調節部１９によって保持姿勢が調節されるようになっている。姿勢調節部１９は、台本体１８と保持部本体２１との間に介設され保持部本体２１を台本体１８に対して全方向傾動可能に吊り下げる吊下ロッド３１と、台本体１８と保持部本体２１との間にトンネル幅方向、軸方向に間隔を隔てて配置された４本の姿勢制御ジャッキ３２とを有し、各姿勢制御ジャッキ３２の伸縮量を制御することで、バキュームパッド２２等によって保持されたセグメント３の姿勢を、台本体１８に対して変更するものである。
【００２９】
上述のバキュームパッド２２、ズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９は、内周面に凹凸の無い平面状（平滑）の部分を有するセグメント３（所謂平板形セグメント等、以下、内周平面セグメントともいう）を保持するものであるが、トンネルのカーブ掘進時等においては、内周平面セグメント３を用いるのではなく、図７に示すように内周面に凹凸を有するセグメント（所謂鋼製セグメント、ダグタイルセグメント等、以下、内周凹凸セグメントともいう）３ａを用いてトンネルを構築する必要が生じるケースが有る。
【００３０】
図７に示すように、内周凹凸セグメント３ｘは、円弧状に形成されたスキンプレート５０と、スキンプレート５０のトンネル軸方向の縁部に設けられ内周凹凸セグメント３ｘの厚さ方向に形成された主桁５１と、スキンプレート５０のトンネル周方向の縁部に設けられ内周凹凸セグメント３ｘの厚さ方向に形成された継手板５２と、スキンプレート５０に前後の主桁５１を接続するようにして設けられた縦リブ５３と、スキンプレート５０に設けられた吊手金具５４とを有している。吊手金具５４には、係合穴５５が形成されている。かかる内周凹凸セグメント３ｘは、バキュームパッド２２によって吸着できないため、別のセグメント保持部によって保持する必要がある。
【００３１】
そこで、本実施形態に係るセグメント組立装置１は、内周凹凸セグメント３ｘを保持するため、以下に述べる構成を有している。
【００３２】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、支持フレーム１２には、第１吊りビーム５と対向するようにして、第２吊りビーム３３がシールドフレーム２の径方向（トンネル径方向）に移動可能に装着されている。この第２吊りビーム３３は、支持フレーム１２にシールドフレーム２の直径方向と平行に装着された円筒状のガイド筒に挿通された一対のガイド柱３５と、これらガイド柱３５の端部同士を連結する連結部３６とからＵ字状に形成されており、連結部３６と支持フレーム１２との間に介設されたジャッキ３７によってトンネル径方向に移動される。
【００３３】
第２吊りビーム３３の連結部３６には、第２移動台３８がシールドフレーム２の軸方向（トンネル軸方向）に移動可能に装着されており、第２移動台３８は、ジャッキ３９によってトンネル軸方向に移動される。第２移動台３８は、内周凹凸セグメント３ｘを把持するためのセグメント把持部４０を有する。セグメント把持部４０は、図７に示す内周凹凸セグメント３ｘの吊手金具５４をトンネル軸方向から挟んでその係合穴５５にボルト等によって連結される連結部４１と、連結部４１をトンネル幅方向から挟んでその両脇に配設され連結部４１に連結されたセグメント３ｘの内周面を押圧することでそのセグメント３ｘをしっかりと保持するためのサポートジャッキ４２とを有する。
【００３４】
本実施形態の作用を述べる。
【００３５】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、本実施形態に係るセグメント組立装置１に、内周平面セグメント３を保持する際には、内周平面セグメント３をトンネル底部に仮置きし、旋回フレーム４をトンネル周方向に回転させ、第１吊りビーム５をトンネル径方向に移動させ、第１移動台６をトンネル軸方向に移動させることで、第１移動台６に装備したバキュームパッド２２を、トンネル底部に仮置きした内周平面セグメント３の内周面に対向させる。
【００３６】
バキュームパッド２２を内周平面セグメント３に対向させた後、第１吊りビーム５をトンネル径方向外方に移動させてバキュームパッド２２を内周平面セグメント３の内周面（凹凸の無い部分）に当接させ（軽く触れさせ）、ジャッキ３０を収縮することで接続板２８をトンネル軸方向後方（坑口側）に移動させ、図２、図４に示すように、接続板２８に設けたズレ防止ピン２５を内周平面セグメント３の切羽側端面２３に形成されたズレ防止穴２４に係合させると共に、接続板２８に設けたズレ防止板２９を内周平面セグメント３の切羽側端面２３に押し付ける。これにより、内周平面セグメント３の保持部本体２６に対する位置が定められる。
【００３７】
ジャッキ３０を収縮させてズレ防止ピン２５をズレ防止穴２４に係合させる際、ズレ防止ピン２５が円錐台状に形成されていると共にズレ防止穴２４がそのズレ防止ピン２５に応じた円錐台穴状に形成されているので、ズレ防止穴２４に対するズレ防止ピン２５の位置が仮にずれていてもズレ防止ピン２５が正規の位置に案内される。このとき、ズレ防止ピン２５が設けられた接続板２８及び接続板２８が装着された保持部本体２６が、ズレ防止穴２４が形成された内周平面セグメント３（この段階ではトンネル底部に仮置きされている）に対して相対移動する。よって、ズレ防止ピン２５をズレ防止穴２４に係合させる前に、保持部本体２６が取り付けられた台本体１８を第１吊りビーム５に対してトンネル軸方向に移動自在とし、第１吊りビーム５を旋回フレーム４に対してトンネル径方向に移動自在とし、旋回フレーム４をトンネル周方向に回転自在としておくことで、トンネル底部に仮置きされた内周平面セグメント３に対する保持部本体２６の相対移動（三次元的な相対移動）を許容するようにする。
【００３８】
ジャッキ３０の収縮によって、ズレ防止ピン２５がズレ防止穴２４に係合され、ズレ防止板２９が内周平面セグメント３の切羽側端面２３に当接された後、バキュームパッド２２の内方の空気をバキュームポンプによって排気してバキュームパッド２２に内周平面セグメント３を吸着させる。これにより、内周平面セグメント３がバキュームパッド２２、ズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９によって位置決めされて保持される。保持後、第１吊りビーム５をトンネル径方向に移動させ、旋回フレーム４をトンネル周方向に回転させ、第１移動台６の台本体１８をトンネル軸方向に移動させることで、バキュームパッド２２、ズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９によって保持された内周平面セグメント３を所望の組付位置に移動させ、図５に示すように、既設セグメント３に組み付ける。
【００３９】
本実施形態における内周平面セグメント３は、内周面３ａがバキュームパッド２２によって健全に吸着できるように凹部がなく平滑に形成されており、坑口側端面４３に係合ピン４４が設けられ、切羽側端面２３に係合孔４５が形成されていると共に前記ズレ防止穴２４が形成され、一方のピース間端面４６にコーン状に形成された雄コーン部４７が設けられ、他方のピース間端面４８にコーン穴を有する雌コーン部４９が設けられている。かかる内周平面セグメント３は、一方のピース間端面４６が既設セグメント３のピース間端面４８に軸方向にずれた状態で当接された後、軸方向に移動され、これにより、雄コーン部４７が既設セグメント３の雌コーン部４９に係合され、係合ピン４４が既設セグメント３の係合孔４５に係合され、組み付けが達成される。
【００４０】
バキュームパッド２２等により保持した内周平面セグメント３をトンネル軸方向後方（坑口側）に移動させて既設セグメント３に押し付けて組み付ける際、保持した内周平面セグメント３は既設セグメント３からトンネル軸方向前方（切羽側）の反力を受けることになるが、この反力は図４に示すようにバキュームパッド２２で保持した内周平面セグメント３の切羽側端面２３に当接された接続板２８のズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９によって支持される。よって、保持した内周平面セグメント３をバキュームパッド２２に対してズラすことなく所定の適切な力で坑口側の既設セグメント３に押し付けることができる。
【００４１】
ところで、セグメント３をバキュームパッド２２で吸着保持した状態のときに、例えば停電や故障等によってバキュームポンプの作動が停止すると、バキュームパッド２２の吸着力が低下する。すなわち、バキュームパッド２２とバキュームポンプとの間の排気経路又はバキュームポンプ内部にはバキュームパッド２２の吸着力を保持するための逆止弁が設けられているものの、セグメント３を保持している間は通常作動されているべきバキュームポンプが停電等によって停止すると、逆止弁やバキュームパッド２２の縁部から少しずつ負圧が抜けるので、バキュームパッド２２の吸着力が低下する。
【００４２】
このように停電、故障等によりバキュームポンプの作動が停止してバキュームパッド２２の吸着力が低下しても、本実施形態ではズレ防止ピン２５がズレ防止穴２４に係合されてセグメント３の保持を補助しているので、セグメント３がバキュームパッド２２に対してズレたりバキュームパッド２２から脱落することが抑制される。
【００４３】
詳しくは、停電等によってバキュームポンプの作動が停止した状態で、トンネル底部にてバキュームパッド２２で吸着されたセグメント３が旋回フレーム４の回転によりトンネル周方向に９０度旋回移動された状態となると、セグメント３とバキュームパッド２２との間の吸着面に剪断力が作用するため、セグメント３のズレ及び脱落が最も生じ易いが、図４を参照すると、９０度旋回されて立てられた状態のセグメント３は、バキュームパッド２２の吸着力の低下によりズレ防止ピン２５を中心として回転してズレて脱落しようとするところ、セグメント３の切羽側端面２３の下部がズレ防止ピン２５の下方に位置するズレ防止板２９に押し付けられてセグメント３の回転が防止されるので、セグメント３のズレ及び脱落が防止される。
【００４４】
また、セグメント３のトンネル底部からの周方向旋回角度が９０度未満のときには、セグメント３とバキュームパッド２２との間の吸着面に生じる剪断力は９０度旋回された場合と比べて小さくなるので、９０度のときと比べるとセグメント３はズレ難く脱落し難い。また、セグメント３のトンネル底部からの周方向旋回角度が９０度を超えると、セグメント３の自重の一部がバキュームパッド２２の上に載せられた状態となる（１８０度旋回移動されたときにはセグメント３の全自重がバキュームパッド２２に載せられた状態となる）ので、９０度のときと比べるとセグメント３はズレ難く脱落し難い。
【００４５】
このように本実施形態では、セグメント３の切羽側端面２３を利用するズレ防止ピン２５及びズレ防止板２９によってバキュームパッド２２によるセグメント３の吸着保持を補助しているので、セグメント３の内周面にセーフティピン（特許文献１、２参照）を差し込むための保持孔を形成する必要はない。
【００４６】
よって、セグメント３を組み付けた後（一次覆工後）、保持孔を塞ぐ防水施工（二次覆工）が不要となり、コストダウンを図ることができる。また、バキュームパッド２２の形状を保持孔を避けた形状とする必要はなく、バキュームパッド２２の吸着面積が保持孔によって制限されることはなく、バキュームパッド２２の吸着力向上が保持孔によって制限されることはない。また、バキュームパッド２２の形状を保持孔を避けて複雑な形状とする必要もなく、コストダウンに繋がる。
【００４７】
すなわち、本実施形態に係るセグメント組立装置１によれば、セグメント３の内周面に孔（保持孔）のない平板形のセグメント３をバキュームパッド２２で吸着した際に、そのセグメント３をバキュームパッド２２に対してずらすことなく健全に保持でき、既設セグメント３に的確に組み付けることができる。
【００４８】
また、カーブ掘進時等においては、既述のように、図７に示す内面凹凸セグメント３ｘを組み付ける必要が生じるが、この場合、本実施形態に係るエレクタ１においては、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す第２移動台３８に備えられたセグメント把持部４０によって、内面凹凸セグメント３ｘを把持し、リング状に組み付けることができる。
【００４９】
第２移動台３８及びそれが装着された第２吊りビーム３３は、第１移動台６及びそれが装着された第１吊りビーム５に対して、旋回フレーム４の周方向に１８０度隔てられて対向配置されているので、第１移動台６及び第１吊りビーム５に対するバランスウェイト（カウンタウェイト）として機能し、旋回フレーム４の安定した回転に寄与する。
【００５０】
また、第２吊りビーム３３のトンネル径方向の移動量を調節することで旋回フレーム４の軸心廻りの慣性モーメントを調節できるので、例えば第１吊りビーム５の第１移動台６に通常の大きさの内周平面セグメント３よりも小さく軽いキーセグメント３ｙ（内周平面セグメント、図１参照）を保持した場合には、第２吊りビーム３３をトンネル径方向内方に引き込み、バランスを採るようにしてもよい。
【００５１】
このように本実施形態に係るセグメント組立装置によれば、内周平面セグメント３（平板形セグメント、コンクリートセグメント等）を保持してリング状に組み立てられる上、内周凹凸セグメント３ｘ（鋼製セグメント、ダグタイルセグメント等）も把持してリング状に組み立てることができる。
【００５２】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００５３】
例えば、図２〜図４に示す凸部（ズレ防止ピン）２５及び押え部（ズレ防止板）２９が設けられた接続板２８を、保持部本体２１に固定してもよい。この場合、保持部本体２１が装着された台本体１８をトンネル軸方向に移動させることで、凸部２５及び押え部２９をセグメント３の切羽側端面２３に接触させるようにする。また、凸部２５と押え部２９とを別々にトンネル軸方向に移動可能とし、別々にアクチュエータ（ジャッキ）で移動させるようにしてもよい。また、押え部２９を省略してもよい。また、図６に示すように、凸部２５を２個とし、押え部２９を１個としてもよい。
【００５４】
また、図１（ａ）、図１（ｂ）に示す第２吊りビーム３３を省略し、図８（ａ）、図８（ｂ）に示すように、第１吊りビーム５のガイド柱１３の、第１移動台６が装着された側とは反対側の端部に、連結部３６を介して第２移動台３８を装着してもよい。こうすれば、部品点数が減るので低コスト化を推進できる。
【００５５】
また、同様に第２吊りビーム３３を省略し、図９に示すように、第１吊りビーム５の連結部１４に、第１移動台６と第２移動台３８とを旋回フレーム４の周方向に間隔を隔てて並設してもよい。この場合も、部品点数が減るので低コスト化を推進できる。
【００５６】
また、バキュームパッド２２によって吸着保持されるセグメント３は、図５に示すように内周面の全てが凹凸なく平坦状となっていてもよいが、内周面の一部（バキュームパッド２２が当接される部分）のみが凹凸なく平坦状となっていてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の一実施形態に係るセグメント組立装置の説明図であり、（ａ）はセグメント組立装置の側断面図、（ｂ）は図１（ａ）のＩｂ−Ｉｂ線断面図である。
【図２】図１（ａ）の部分拡大図である。
【図３】図２のIII−III線断面図である。
【図４】図２のIV−IV線断面図である。
【図５】上記セグメント組立装置によるセグメントの組み立ての様子を示す説明図である。
【図６】上記セグメント組立装置の凸部の変形例を示す説明図である。
【図７】内周面凹凸セグメントの斜視図である。
【図８】本発明の変形実施形態に係るセグメント組立装置の説明図であり、（ａ）はセグメント組立装置の側断面図、（ｂ）は図８（ａ）のVIIIｂ−VIIIｂ線断面図である。
【図９】本発明の別の変形実施形態に係るセグメント組立装置の輪切り断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１ セグメント組立装置（エレクタ）
２ シールドフレーム
３ セグメント（内周平面セグメント）
３ｘ セグメント（内周凹凸セグメント）
４ 旋回フレーム
５ 第１吊りビーム
６ 第１移動台
２２ バキュームパッド
２３ 切羽側端面
２４ 凹部
２５ 凸部
２９ 押え部
３３ 第２吊りビーム
３８ 第２移動台
４０ セグメント把持部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレームの内部にて、セグメントをリング状に組み立てるセグメント組立装置であって、
内周面に凹凸の無い部分を有するセグメントを、上記部分を吸着して保持するためのバキュームパッドを有し、保持したセグメントをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第１移動台と、
内周面に凹凸を有する内周凹凸セグメントを把持するためのセグメント把持部を有し、把持した内周凹凸セグメントをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第２移動台と
を備えたことを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項２】
上記シールドフレームの周方向に回転する環状の旋回フレームと、
該旋回フレームに上記シールドフレームの径方向に移動可能に装着された第１吊りビームと、
上記旋回フレームに上記第１吊りビームと対向するようにして上記シールドフレームの径方向に移動可能に装着された第２吊りビームとを備え、
上記第１吊りビームに上記第１移動台を設け、
上記第２吊りビームに上記第２移動台を設けた請求項１に記載のセグメント組立装置。
【請求項３】
上記第１移動台が、上記バキュームパッドにより吸着された上記セグメントの切羽側端面に形成された凹部に係合する凸部を有する請求項１又は２に記載のセグメント組立装置。
【請求項４】
上記第１移動台が、上記バキュームパッドにより吸着された上記セグメントの切羽側端面に当接される押え部を有する請求項１〜３のいずれかに記載のセグメント組立装置。
【請求項１】
シールド掘進機の外殻を成す筒状のシールドフレームの内部にて、セグメントをリング状に組み立てるセグメント組立装置であって、
内周面に凹凸の無い部分を有するセグメントを、上記部分を吸着して保持するためのバキュームパッドを有し、保持したセグメントをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第１移動台と、
内周面に凹凸を有する内周凹凸セグメントを把持するためのセグメント把持部を有し、把持した内周凹凸セグメントをリング状に組み立てるため、トンネルの周方向、径方向及び軸方向に移動する第２移動台と
を備えたことを特徴とするセグメント組立装置。
【請求項２】
上記シールドフレームの周方向に回転する環状の旋回フレームと、
該旋回フレームに上記シールドフレームの径方向に移動可能に装着された第１吊りビームと、
上記旋回フレームに上記第１吊りビームと対向するようにして上記シールドフレームの径方向に移動可能に装着された第２吊りビームとを備え、
上記第１吊りビームに上記第１移動台を設け、
上記第２吊りビームに上記第２移動台を設けた請求項１に記載のセグメント組立装置。
【請求項３】
上記第１移動台が、上記バキュームパッドにより吸着された上記セグメントの切羽側端面に形成された凹部に係合する凸部を有する請求項１又は２に記載のセグメント組立装置。
【請求項４】
上記第１移動台が、上記バキュームパッドにより吸着された上記セグメントの切羽側端面に当接される押え部を有する請求項１〜３のいずれかに記載のセグメント組立装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００９−２０５１（Ｐ２００９−２０５１Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６３７９８（Ｐ２００７−１６３７９８）
【出願日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月２１日（２００７．６．２１）
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【Ｆターム（参考）】
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