セグメント組立装置
【課題】バキュームパッドで吸着したセグメントをズラすことなく健全に保持して既設セグメントに組み付ける。
【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、セグメント３を保持すると共に、保持したセグメント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移動台６と、移動台６に設けられ、組み立てるセグメント３の内周面を吸着するバキュームパッド２２と、移動台６に設けられ、バキュームパッド２２により吸着されたセグメント３の切羽側端面２３に形成された凹部２４に係合する凸部２５と、移動台６に設けられ、バキュームパッド２２により吸着されたセグメント３の坑口側端面５０に当接する当接部５１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、セグメント３を保持すると共に、保持したセグメント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移動台６と、移動台６に設けられ、組み立てるセグメント３の内周面を吸着するバキュームパッド２２と、移動台６に設けられ、バキュームパッド２２により吸着されたセグメント３の切羽側端面２３に形成された凹部２４に係合する凸部２５と、移動台６に設けられ、バキュームパッド２２により吸着されたセグメント３の坑口側端面５０に当接する当接部５１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取り付けられた複数の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、上記エレクタにおいては、セグメントに、その内外周面を貫通するようにして、セーフティピンを嵌入するための保持孔を形成する必要がある。このため、セグメントをリング状に組み立てた後、保持孔を塞いて地下水の浸入を防止する防水施工が必要となり、コストアップを招く。
【０００８】
また、セグメントの内周面の保持孔が形成された部分はバキュームパッドによって吸着できないため、バキュームパッドの形状を保持孔を避けた形状としなければならず、吸着面積が制限されて吸着力の向上が制限されてしまうと共に、バキュームパッドの形状が複雑となってコストアップを招く。
【０００９】
他方、セグメントに上記保持孔を設けなければ、上述のような問題点は生じないが、この場合、エレクタのセーフティピンをセグメントの保持孔に嵌入することができないため、セグメントはバキュームパッドのみで吸着保持されることになる。このため、セグメントがバキュームパッドに対してズレ、セグメントの組み付けに支障を来すケースが生じ得る。
【００１０】
例えば、セグメントをバキュームパッドで吸着保持した状態のときに、停電や故障等によってバキュームポンプの作動が停止した場合、バキュームパッドの吸着力が低下するため、セグメントがバキュームパッドに対してズレる可能性がある。このズレは、トンネル底部にてバキュームパッドで吸着されたセグメントがエレクタによってトンネル周方向に９０度旋回された状態のときに、生じ易い。
【００１１】
また、バキュームパッドで吸着されたセグメントを既設セグメントに押し付けて組み付ける際に、既設セグメントからの反力によって、吸着保持したセグメントがバキュームパッドに対してズレる可能性がある。
【００１２】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、セグメントをバキュームパッドで吸着した際に、そのセグメントをバキュームパッドに対してズラすことなく健全に保持して既設セグメントに組み付けることができ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】
【００１３】
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、セグメントを保持すると共に、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移動台と、該移動台に設けられ、組み立てるセグメントの内周面を吸着するバキュームパッドと、上記移動台に設けられ、上記バキュームパッドにより吸着された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と、上記移動台に設けられ、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの坑口側端面又は周方向端面に当接する当接部とを備えたものである。
【００１４】
また、上記凸部を、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの凹部に係合させる係合位置と、上記凹部から離間させる離間位置とに移動させる第１アクチュエータと、上記当接部を、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの坑口側端面又は周方向端面に当接させる当接位置と、上記坑口側端面又は周方向端面からトンネル径方向内方に待避させる待避位置とに移動させる第２アクチュエータとを更に備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るセグメント組立装置によれば、セグメントをバキュームパッドで吸着した際に、そのセグメントをバキュームパッドに対してズラすことなく健全に保持して既設セグメントに組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、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にトンネル径方向に移動可能に設けられた吊りビーム５と、吊りビーム５にトンネル軸方向に移動可能に設けられた移動台６とを備え、移動台６は、セグメント３を保持、解放するセグメント保持部７を有している。
【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。リングガーダー８には、リング状に組み立てられたセグメント３（既設セグメント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、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。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】
吊りビーム５の連結部１４には、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。移動台６は、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にそって移動可能な台本体１８を有し、台本体１８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２は図１（ａ）の部分拡大図、図３は図２の凸部２５及び当接部５１を夫々離間位置及び待避位置とした図、図４は図２のIV−IV線断面図である。
【００２３】
図２に示すように、移動台６は、上記ガイド柱１６に沿って移動可能な台本体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。
【００２４】
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に設けられバキュームパッド２２により吸着されたセグメント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、保持部本体２１に設けられバキュームパッド２２により吸着されたセグメント３の坑口側端面５０に当接する当接部５１とを有する。
【００２５】
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。
【００２６】
図２〜図４に示すように、保持部本体２１の上面（内周面）の切羽側端部には、凸部２５をトンネル軸方向に移動させる第１アクチュエータとしての第１ジャッキ３０が、トンネル幅方向に間隔を隔てて２個設けられている。第１ジャッキ３０は、保持部本体２１の上面に固定ブラケット２６で固定されたシリンダ３０ａと、シリンダ３０ａから切羽側に伸びるロッド３０ｂとを有する。ロッド３０ｂの先端には略ボックス状の中間ブラケット２７がボルトナット等で固定され、中間ブラケット２７の下面には別の中間ブラケット２８が溶接等で固定され、この中間ブラケット２８に、ゴムや樹脂等の可撓性を有するクッション部２９が設けられると共に、クッション部２９を貫通して上記凸部２５が設けられている。
【００２７】
図２に示すように、第１ジャッキ３０を収縮させると、凸部２５がバキュームパッド２２で吸着されたセグメント３の切羽側端面２３に設けられた凹部２４に係合する係合位置に移動し、図３に示すように、第１ジャッキ３０を伸長させると、凸部２５が凹部２４から切羽側に離間する離間位置に移動する。凸部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、それに合わせて凹部２４が円錐台穴状に形成されているが、これに限らず、例えば凸部２５を円柱状とし凹部２４を円孔としてもよく、凸部２５を角柱状とし凹部２４を角孔としてもよい。
【００２８】
図２〜図４に示すように、保持部本体２１の上面（内周面）の坑口側端部には、当接部５１をトンネル径方向の内外に回動させる第２アクチュエータとしての第２ジャッキ５２が、トンネル幅方向に間隔を隔てて２個設けられている。第２ジャッキ５２は、保持部本体２１の上面に設けられた固定ブラケット５３にピン５４廻りに回動可能に装着されたシリンダ５２ａと、シリンダ５２ａから坑口側に延びるロッド５２ｂとを有する。ロッド５２ｂの先端は、回動ブラケット５５に、ピン５６で連結されている。
【００２９】
回動ブラケット５５は、保持部本体２１の上面に設けたベースブラケット５７に、ピン５８廻りに回動可能に装着されており、回動ブラケット５５の端部には、上記当接部５１が設けられている。当接部５１は、本実施形態では、ゴムや樹脂等の可撓性を有するパッド５１ａと、パッド５１ａを貫通して回動ブラケット５５に設けられたピン５１ｂ（円錐台状、円柱状、角柱状等）とを有する。ピン５１ｂは、セグメント３の坑口側端面５０に設けたピン孔５９（円錐台孔、円孔、角孔等）に係脱される。但し、ピン５１ｂ及びピン孔５９を省略してもよい。この場合、パッド５１ａがセグメント３の坑口側端面５０に当接することになる。
【００３０】
図２に示すように、第２ジャッキ５２を伸長させると、回動ブラケット５５が時計回りに回動し、これにより、当接部５１が、トンネル径方向外方に回動移動して、バキュームパッド２２で吸着されたセグメント３の坑口側端面５０に当接する位置（当接位置）に移動する。この当接位置においては、パッド５１ａがセグメント３の坑口側端面５０に当接し、ピン５１ｂがピン孔５９に係合する。図３に示すように、第２ジャッキ５２を収縮させると、回動ブラケット５５が反時計回りに回動し、これにより、当接部５１（パッド５１ａ及びピン５１ｂ）が、トンネル径方向内方に回動移動して、セグメント３の坑口側端面５０からトンネル径方向内方に待避する位置（待避位置）に移動する。
【００３１】
バキュームパッド２２、凸部２５及び当接部５１によって保持されたセグメント３は、図２、図４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。
【００３２】
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とを有する。姿勢制御ジャッキ３２は、一端が台本体１８に連結され、他端が保持部本体２１に設けた当て金具６０に球面座６１を介して当接されている。よって、各姿勢制御ジャッキ３２の伸縮量を制御することで、保持部本体２１を台本体１８に対して任意の方向に傾斜させることができ、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に対して変更できる。
【００３３】
上述のバキュームパッド２２、凸部２５及び当接部５１は、内周面が平面状（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尚、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を用いるのではなく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）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。内周凹凸セグメント３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。
【００３４】
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３を保持するため、以下に述べる構成を有している。
【００３５】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、支持フレーム１２には、別の吊りビーム３３がトンネル径方向に移動可能に装着されている。この吊りビーム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。
【００３６】
吊りビーム３３の連結部３６には、移動台３８がトンネル軸方向に移動可能に装着されており、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。移動台３８には、内周凹凸セグメント３を把持するためのセグメント把持部４０が設けられている。セグメント把持部４０は、内周凹凸セグメント３の内周面に形成された補強リブをトンネル軸方向から挟んでボルト等によって連結する連結部４１と、連結部４１のトンネル幅方向の両脇に配設され連結部４１に連結されたセグメント３の内周面を押圧することでそのセグメント３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。
【００３７】
本実施形態の作用を述べる。
【００３８】
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、吊りビーム５をトンネル径方向に移動させ、移動台６をトンネル軸方向に移動させることで、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セグメント３の内周面に対向させる。
【００３９】
バキュームパッド２２をセグメント３に対向させた後、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をセグメント３の内周面に当接させ（軽く触れさせ）る。但し、これに先立ち、図３に示すように、第１ジャッキ３０を伸長して凸部２５を離間位置とし、第２ジャッキ５２を収縮させて当接部５１を待避位置としておき、凸部２５及び当接部５１がセグメント３の端面２３、５０に引っ掛からないようにしておく。
【００４０】
その後、図２に示すように、第１ジャッキ３０を収縮して凸部２５を係合位置とし、凸部２５を内周平面セグメント３の切羽側端面２３に形成された凹部２４に係合させる。また、第２ジャッキ５２を伸長させて当接部５１を当接位置とし、当接部５１のピン５１ｂをセグメント３の坑口側端面５０に形成されたピン孔５９に係合させ、当接部５１のパッド５１ａを坑口側端面５０に当接させる。これにより、セグメント３の保持部本体２１に対する保持位置が定められる。なお、凸部２５の係合位置への移動と当接部５１の当接位置への移動とは、どちらが先であってもよく、同時でもよい。
【００４１】
ここで、凸部２５を凹部２４に係合させ、ピン５１ｂをピン孔５９に係合させる際、凸部２５及びピン５１ｂが円錐台状に形成され、凹部２４及びピン孔５９が円錐台穴状に形成されているので、凸部２５と凹部２４、ピン５１ｂとピン孔５９の位置がズレていても正規の位置に案内される。このとき、内周平面セグメント３は、トンネル底部に仮置きされていて動くことはないので、保持部本体２１が、内周平面セグメント３に対して相対的に移動し、上記ズレを吸収することになる。
【００４２】
内周平面セグメント３に対する保持部本体２１の移動（三次元的な相対移動）を許容するためには、姿勢調節部１９の姿勢制御ジャッキ３２の油圧をフリーとして保持部本体２１を台本体１８に対して傾動自在とし、同様に各油圧ジャッキの油圧をフリーとすることで、台本体１８を吊りビーム５に対してトンネル軸方向に移動自在とし、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。これにより、凸部２５を凹部２４に係合させピン５１ｂをピン孔５９に係合させる際、保持部本体２１はセグメント３に対して自由に移動することが許容され、保持部本体２１のセグメント３に対する位置ズレを吸収できる。
【００４３】
こうして、凸部２５を凹部２４に係合し、クッション部２９を内周平面セグメント３の切羽側端面２３に押し付け、ピン５１ｂをピン孔５９に係合し、パッド５１ａをセグメント３の坑口側端面５０に当接したならば、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、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、セグメント３がバキュームパッド２２、凸部２５及び当接部５１によって位置決めされて保持される。
【００４４】
保持後、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、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、保持された内周平面セグメント３を所望の組付位置の近傍に移動させて粗位置決めした後、図３に示すように、当接部５１（ピン５１ａ、パッド５１ｂ）をトンネル径方向内方に回動移動させて待避位置とし、姿勢調節部１９等によりセグメント３の姿勢及び位置を微調節しつつ、図５に示すように、既設セグメント３に組み付ける。
【００４５】
内周平面セグメント３は、最初に保持されてから粗位置決めまでは、バキュームパッド２２による吸引に加えて凸部２５と当接部５１とで軸方向の前後から挟んで保持されているため、粗位置決めを素早く行うべく或る程度の速さでトンネル周方向、径方向、軸方向に移動されて所定の慣性力が生じたとしても、バキュームパッド２２に対するズレが抑制され、バキュームパッド２２からの落下が防止される。
【００４６】
その後、粗位置決めの位置の内周平面セグメント３を移動させて既設セグメント３に組み付けるときには、当接部５１（ピン５１ａ、パッド５１ｂ）がトンネル径方向内方に回動移動されて待避位置（坑口側から見て内周平面セグメント３の坑口側端面５０と重ならない位置）に移動されるので、当接部５１が組み付けの邪魔になることはない。
【００４７】
また、内周平面セグメント３は、粗位置決めの位置からごく僅かの距離を移動することで既設セグメント３に当接されるので、ゆっくりと微調節しつつ移動させてもそれ程時間がかからない上、問題となるような大きな慣性力が生じることはなく、且つ、既設セグメント３に当接したときに大きな衝撃が発生することもない。よって、粗位置決めの位置から既設セグメント３に当接されるまでの間は、バキュームパッド２２及び凸部２５のみの保持であっても、セグメント３がバキュームパッド２２からズレたり落下することはない。
【００４８】
図５に示すように、本実施形態における内周平面セグメント３は、その内周面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５０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、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。また、坑口側端面５０にはピン孔５９が、切羽側端面２３には凹部２４が設けられている。なお、係合孔４５と凹部２４とを共用してもよい。
【００４９】
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に軸方向にズレ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。
【００５０】
このように、バキュームパッド２２及び凸部２５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、この反力は凸部２５によって支持される。よって、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。
【００５１】
ところで、内周平面セグメント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。
【００５２】
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、バキュームパッド２２で保持したセグメント３を粗位置決めの位置に移動させるまでは凸部２５及び当接部５１によってセグメント３の保持を補助し、粗位置決めの位置から既設セグメント３に当接させるまでは凸部２５によってセグメント３の保持を補助しているので、内周平面セグメント３がバキュームパッド２２からズレたり脱落することが抑制される。
【００５３】
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のバキュームパッド２２に対するズレ、バキュームパッド２２からの脱落が最も生じ易い。
【００５４】
本実施形態では、バキュームパッド２２で吸着されたセグメント３は、凸部２５が凹部２４に係合されピン５１ｂがピン孔５９に係合されていて軸方向の前後から挟持されているので、例え９０度旋回移動された位置であっても、上記ズレ及び脱落が防止される。また、凸部２５及び凹部２４の組、ピン５１ｂ及びピン孔５９の組が、セグメント３の周方向に間隔を隔てて２個ずつ設けられているので（図４参照）、セグメント３が図４の紙面垂直軸廻りに回転することが防止され安定して挟持される。
【００５５】
なお、当接部５１のピン５１ｂを省略した場合には、当接部５１のパッド５１ａがバキュームパッド２２で吸着されたセグメント３の坑口側端面５０に当接されることで、セグメント３が凸部２５とパッド５１ａとで挟持される。よって、内周平面セグメント３を安定して保持でき、バキュームパッド２２に対するズレ、バキュームパッド２２からの脱落を抑制できる。
【００５６】
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。
【００５７】
このように本実施形態では、バキュームパッド２２により吸着された内周平面セグメント３を凸部２５と当接部５１とで軸方向から挟むことで、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。
【００５８】
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い。よって、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。
【００５９】
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に対してズラ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。
【００６０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００６１】
図６に第１の変形実施形態を示す。この図６に示す変形実施形態は、凸部２５及び当接部５１（ピン５１ｂ、パッド５１ａ）を夫々１個ずつ設けた点のみが、前実施形態（図４参照）と異なる。なお、凸部２５を１個とし当接部５１を２個としてもよく、各個数を逆にしてもよい。また、当接部５１のピン５１ｂは省略できる。これらの変形実施形態においても、基本的には前実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６２】
図７に第２の変形実施形態を示す。この図７に示す変形実施形態は、凸部２５を１個とし、当接部５１がバキュームパッド２２で吸着されたセグメント３の周方向端面４６、４８に当接するようにした点のみが、最初の実施形態（図４参照）と異なる。当接部５１は、移動台６の保持部本体２１に、トンネル径方向の内外に回動可能に設けられている。保持部本体２１には、当接部５１をトンネル径方向外方に回動してセグメント３の周方向端面４６、４８に当接させる当接位置と、当接部５１をトンネル径方向内方に回動してセグメント周方向端面４６、４８からトンネル径方向内方に待避させる待避位置とに切り換える第２アクチュエータ（図２のジャッキ５２、ブラケット５５、５７と同様の構成）が設けられている。この変形実施形態においても、基本的には前実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６３】
また、エレクタ１の凸部２５は、図５に示すように、セグメント３の切羽側端面２３に形成された凹部２４に挿入されるのものに限られず、セグメント３の切羽側端面２３に形成された係合孔４５に、差し込まれるものでもよい。
【００６４】
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】
【００６５】
【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の凸部及び当接部を、夫々、離間位置及び待避位置とした図である。
【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】本発明の変形実施形態を示す説明図（図４に対応する図）である。
【図７】本発明の別の変形実施形態を示す説明図（図４に対応する図）である。
【符号の説明】
【００６６】
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
６ 移動台
２２ バキュームパッド
２３ セグメントの切羽側端面
２４ 凹部
２５ 凸部
３０ 第１アクチュエータ（第１ジャッキ）
４６ セグメントの周方向端面
４８ セグメントの周方向端面
５０ セグメントの坑口側端面
５１ 当接部
５２ 第２アクチュエータ（第２ジャッキ）
【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取り付けられた複数の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、上記エレクタにおいては、セグメントに、その内外周面を貫通するようにして、セーフティピンを嵌入するための保持孔を形成する必要がある。このため、セグメントをリング状に組み立てた後、保持孔を塞いて地下水の浸入を防止する防水施工が必要となり、コストアップを招く。
【０００８】
また、セグメントの内周面の保持孔が形成された部分はバキュームパッドによって吸着できないため、バキュームパッドの形状を保持孔を避けた形状としなければならず、吸着面積が制限されて吸着力の向上が制限されてしまうと共に、バキュームパッドの形状が複雑となってコストアップを招く。
【０００９】
他方、セグメントに上記保持孔を設けなければ、上述のような問題点は生じないが、この場合、エレクタのセーフティピンをセグメントの保持孔に嵌入することができないため、セグメントはバキュームパッドのみで吸着保持されることになる。このため、セグメントがバキュームパッドに対してズレ、セグメントの組み付けに支障を来すケースが生じ得る。
【００１０】
例えば、セグメントをバキュームパッドで吸着保持した状態のときに、停電や故障等によってバキュームポンプの作動が停止した場合、バキュームパッドの吸着力が低下するため、セグメントがバキュームパッドに対してズレる可能性がある。このズレは、トンネル底部にてバキュームパッドで吸着されたセグメントがエレクタによってトンネル周方向に９０度旋回された状態のときに、生じ易い。
【００１１】
また、バキュームパッドで吸着されたセグメントを既設セグメントに押し付けて組み付ける際に、既設セグメントからの反力によって、吸着保持したセグメントがバキュームパッドに対してズレる可能性がある。
【００１２】
以上の事情を考慮して創案された本発明の目的は、セグメントをバキュームパッドで吸着した際に、そのセグメントをバキュームパッドに対してズラすことなく健全に保持して既設セグメントに組み付けることができ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】
【００１３】
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、セグメントを保持すると共に、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移動台と、該移動台に設けられ、組み立てるセグメントの内周面を吸着するバキュームパッドと、上記移動台に設けられ、上記バキュームパッドにより吸着された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と、上記移動台に設けられ、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの坑口側端面又は周方向端面に当接する当接部とを備えたものである。
【００１４】
また、上記凸部を、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの凹部に係合させる係合位置と、上記凹部から離間させる離間位置とに移動させる第１アクチュエータと、上記当接部を、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの坑口側端面又は周方向端面に当接させる当接位置と、上記坑口側端面又は周方向端面からトンネル径方向内方に待避させる待避位置とに移動させる第２アクチュエータとを更に備えてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係るセグメント組立装置によれば、セグメントをバキュームパッドで吸着した際に、そのセグメントをバキュームパッドに対してズラすことなく健全に保持して既設セグメントに組み付けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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、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にトンネル径方向に移動可能に設けられた吊りビーム５と、吊りビーム５にトンネル軸方向に移動可能に設けられた移動台６とを備え、移動台６は、セグメント３を保持、解放するセグメント保持部７を有している。
【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。リングガーダー８には、リング状に組み立てられたセグメント３（既設セグメント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、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。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】
吊りビーム５の連結部１４には、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。移動台６は、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にそって移動可能な台本体１８を有し、台本体１８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２は図１（ａ）の部分拡大図、図３は図２の凸部２５及び当接部５１を夫々離間位置及び待避位置とした図、図４は図２のIV−IV線断面図である。
【００２３】
図２に示すように、移動台６は、上記ガイド柱１６に沿って移動可能な台本体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。
【００２４】
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に設けられバキュームパッド２２により吸着されたセグメント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、保持部本体２１に設けられバキュームパッド２２により吸着されたセグメント３の坑口側端面５０に当接する当接部５１とを有する。
【００２５】
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。
【００２６】
図２〜図４に示すように、保持部本体２１の上面（内周面）の切羽側端部には、凸部２５をトンネル軸方向に移動させる第１アクチュエータとしての第１ジャッキ３０が、トンネル幅方向に間隔を隔てて２個設けられている。第１ジャッキ３０は、保持部本体２１の上面に固定ブラケット２６で固定されたシリンダ３０ａと、シリンダ３０ａから切羽側に伸びるロッド３０ｂとを有する。ロッド３０ｂの先端には略ボックス状の中間ブラケット２７がボルトナット等で固定され、中間ブラケット２７の下面には別の中間ブラケット２８が溶接等で固定され、この中間ブラケット２８に、ゴムや樹脂等の可撓性を有するクッション部２９が設けられると共に、クッション部２９を貫通して上記凸部２５が設けられている。
【００２７】
図２に示すように、第１ジャッキ３０を収縮させると、凸部２５がバキュームパッド２２で吸着されたセグメント３の切羽側端面２３に設けられた凹部２４に係合する係合位置に移動し、図３に示すように、第１ジャッキ３０を伸長させると、凸部２５が凹部２４から切羽側に離間する離間位置に移動する。凸部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、それに合わせて凹部２４が円錐台穴状に形成されているが、これに限らず、例えば凸部２５を円柱状とし凹部２４を円孔としてもよく、凸部２５を角柱状とし凹部２４を角孔としてもよい。
【００２８】
図２〜図４に示すように、保持部本体２１の上面（内周面）の坑口側端部には、当接部５１をトンネル径方向の内外に回動させる第２アクチュエータとしての第２ジャッキ５２が、トンネル幅方向に間隔を隔てて２個設けられている。第２ジャッキ５２は、保持部本体２１の上面に設けられた固定ブラケット５３にピン５４廻りに回動可能に装着されたシリンダ５２ａと、シリンダ５２ａから坑口側に延びるロッド５２ｂとを有する。ロッド５２ｂの先端は、回動ブラケット５５に、ピン５６で連結されている。
【００２９】
回動ブラケット５５は、保持部本体２１の上面に設けたベースブラケット５７に、ピン５８廻りに回動可能に装着されており、回動ブラケット５５の端部には、上記当接部５１が設けられている。当接部５１は、本実施形態では、ゴムや樹脂等の可撓性を有するパッド５１ａと、パッド５１ａを貫通して回動ブラケット５５に設けられたピン５１ｂ（円錐台状、円柱状、角柱状等）とを有する。ピン５１ｂは、セグメント３の坑口側端面５０に設けたピン孔５９（円錐台孔、円孔、角孔等）に係脱される。但し、ピン５１ｂ及びピン孔５９を省略してもよい。この場合、パッド５１ａがセグメント３の坑口側端面５０に当接することになる。
【００３０】
図２に示すように、第２ジャッキ５２を伸長させると、回動ブラケット５５が時計回りに回動し、これにより、当接部５１が、トンネル径方向外方に回動移動して、バキュームパッド２２で吸着されたセグメント３の坑口側端面５０に当接する位置（当接位置）に移動する。この当接位置においては、パッド５１ａがセグメント３の坑口側端面５０に当接し、ピン５１ｂがピン孔５９に係合する。図３に示すように、第２ジャッキ５２を収縮させると、回動ブラケット５５が反時計回りに回動し、これにより、当接部５１（パッド５１ａ及びピン５１ｂ）が、トンネル径方向内方に回動移動して、セグメント３の坑口側端面５０からトンネル径方向内方に待避する位置（待避位置）に移動する。
【００３１】
バキュームパッド２２、凸部２５及び当接部５１によって保持されたセグメント３は、図２、図４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。
【００３２】
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とを有する。姿勢制御ジャッキ３２は、一端が台本体１８に連結され、他端が保持部本体２１に設けた当て金具６０に球面座６１を介して当接されている。よって、各姿勢制御ジャッキ３２の伸縮量を制御することで、保持部本体２１を台本体１８に対して任意の方向に傾斜させることができ、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に対して変更できる。
【００３３】
上述のバキュームパッド２２、凸部２５及び当接部５１は、内周面が平面状（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尚、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を用いるのではなく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）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。内周凹凸セグメント３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。
【００３４】
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３を保持するため、以下に述べる構成を有している。
【００３５】
図１（ａ）、図１（ｂ）に示すように、支持フレーム１２には、別の吊りビーム３３がトンネル径方向に移動可能に装着されている。この吊りビーム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。
【００３６】
吊りビーム３３の連結部３６には、移動台３８がトンネル軸方向に移動可能に装着されており、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。移動台３８には、内周凹凸セグメント３を把持するためのセグメント把持部４０が設けられている。セグメント把持部４０は、内周凹凸セグメント３の内周面に形成された補強リブをトンネル軸方向から挟んでボルト等によって連結する連結部４１と、連結部４１のトンネル幅方向の両脇に配設され連結部４１に連結されたセグメント３の内周面を押圧することでそのセグメント３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。
【００３７】
本実施形態の作用を述べる。
【００３８】
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、吊りビーム５をトンネル径方向に移動させ、移動台６をトンネル軸方向に移動させることで、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セグメント３の内周面に対向させる。
【００３９】
バキュームパッド２２をセグメント３に対向させた後、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をセグメント３の内周面に当接させ（軽く触れさせ）る。但し、これに先立ち、図３に示すように、第１ジャッキ３０を伸長して凸部２５を離間位置とし、第２ジャッキ５２を収縮させて当接部５１を待避位置としておき、凸部２５及び当接部５１がセグメント３の端面２３、５０に引っ掛からないようにしておく。
【００４０】
その後、図２に示すように、第１ジャッキ３０を収縮して凸部２５を係合位置とし、凸部２５を内周平面セグメント３の切羽側端面２３に形成された凹部２４に係合させる。また、第２ジャッキ５２を伸長させて当接部５１を当接位置とし、当接部５１のピン５１ｂをセグメント３の坑口側端面５０に形成されたピン孔５９に係合させ、当接部５１のパッド５１ａを坑口側端面５０に当接させる。これにより、セグメント３の保持部本体２１に対する保持位置が定められる。なお、凸部２５の係合位置への移動と当接部５１の当接位置への移動とは、どちらが先であってもよく、同時でもよい。
【００４１】
ここで、凸部２５を凹部２４に係合させ、ピン５１ｂをピン孔５９に係合させる際、凸部２５及びピン５１ｂが円錐台状に形成され、凹部２４及びピン孔５９が円錐台穴状に形成されているので、凸部２５と凹部２４、ピン５１ｂとピン孔５９の位置がズレていても正規の位置に案内される。このとき、内周平面セグメント３は、トンネル底部に仮置きされていて動くことはないので、保持部本体２１が、内周平面セグメント３に対して相対的に移動し、上記ズレを吸収することになる。
【００４２】
内周平面セグメント３に対する保持部本体２１の移動（三次元的な相対移動）を許容するためには、姿勢調節部１９の姿勢制御ジャッキ３２の油圧をフリーとして保持部本体２１を台本体１８に対して傾動自在とし、同様に各油圧ジャッキの油圧をフリーとすることで、台本体１８を吊りビーム５に対してトンネル軸方向に移動自在とし、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。これにより、凸部２５を凹部２４に係合させピン５１ｂをピン孔５９に係合させる際、保持部本体２１はセグメント３に対して自由に移動することが許容され、保持部本体２１のセグメント３に対する位置ズレを吸収できる。
【００４３】
こうして、凸部２５を凹部２４に係合し、クッション部２９を内周平面セグメント３の切羽側端面２３に押し付け、ピン５１ｂをピン孔５９に係合し、パッド５１ａをセグメント３の坑口側端面５０に当接したならば、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、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、セグメント３がバキュームパッド２２、凸部２５及び当接部５１によって位置決めされて保持される。
【００４４】
保持後、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、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、保持された内周平面セグメント３を所望の組付位置の近傍に移動させて粗位置決めした後、図３に示すように、当接部５１（ピン５１ａ、パッド５１ｂ）をトンネル径方向内方に回動移動させて待避位置とし、姿勢調節部１９等によりセグメント３の姿勢及び位置を微調節しつつ、図５に示すように、既設セグメント３に組み付ける。
【００４５】
内周平面セグメント３は、最初に保持されてから粗位置決めまでは、バキュームパッド２２による吸引に加えて凸部２５と当接部５１とで軸方向の前後から挟んで保持されているため、粗位置決めを素早く行うべく或る程度の速さでトンネル周方向、径方向、軸方向に移動されて所定の慣性力が生じたとしても、バキュームパッド２２に対するズレが抑制され、バキュームパッド２２からの落下が防止される。
【００４６】
その後、粗位置決めの位置の内周平面セグメント３を移動させて既設セグメント３に組み付けるときには、当接部５１（ピン５１ａ、パッド５１ｂ）がトンネル径方向内方に回動移動されて待避位置（坑口側から見て内周平面セグメント３の坑口側端面５０と重ならない位置）に移動されるので、当接部５１が組み付けの邪魔になることはない。
【００４７】
また、内周平面セグメント３は、粗位置決めの位置からごく僅かの距離を移動することで既設セグメント３に当接されるので、ゆっくりと微調節しつつ移動させてもそれ程時間がかからない上、問題となるような大きな慣性力が生じることはなく、且つ、既設セグメント３に当接したときに大きな衝撃が発生することもない。よって、粗位置決めの位置から既設セグメント３に当接されるまでの間は、バキュームパッド２２及び凸部２５のみの保持であっても、セグメント３がバキュームパッド２２からズレたり落下することはない。
【００４８】
図５に示すように、本実施形態における内周平面セグメント３は、その内周面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５０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、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。また、坑口側端面５０にはピン孔５９が、切羽側端面２３には凹部２４が設けられている。なお、係合孔４５と凹部２４とを共用してもよい。
【００４９】
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に軸方向にズレ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。
【００５０】
このように、バキュームパッド２２及び凸部２５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、この反力は凸部２５によって支持される。よって、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。
【００５１】
ところで、内周平面セグメント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。
【００５２】
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、バキュームパッド２２で保持したセグメント３を粗位置決めの位置に移動させるまでは凸部２５及び当接部５１によってセグメント３の保持を補助し、粗位置決めの位置から既設セグメント３に当接させるまでは凸部２５によってセグメント３の保持を補助しているので、内周平面セグメント３がバキュームパッド２２からズレたり脱落することが抑制される。
【００５３】
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のバキュームパッド２２に対するズレ、バキュームパッド２２からの脱落が最も生じ易い。
【００５４】
本実施形態では、バキュームパッド２２で吸着されたセグメント３は、凸部２５が凹部２４に係合されピン５１ｂがピン孔５９に係合されていて軸方向の前後から挟持されているので、例え９０度旋回移動された位置であっても、上記ズレ及び脱落が防止される。また、凸部２５及び凹部２４の組、ピン５１ｂ及びピン孔５９の組が、セグメント３の周方向に間隔を隔てて２個ずつ設けられているので（図４参照）、セグメント３が図４の紙面垂直軸廻りに回転することが防止され安定して挟持される。
【００５５】
なお、当接部５１のピン５１ｂを省略した場合には、当接部５１のパッド５１ａがバキュームパッド２２で吸着されたセグメント３の坑口側端面５０に当接されることで、セグメント３が凸部２５とパッド５１ａとで挟持される。よって、内周平面セグメント３を安定して保持でき、バキュームパッド２２に対するズレ、バキュームパッド２２からの脱落を抑制できる。
【００５６】
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。
【００５７】
このように本実施形態では、バキュームパッド２２により吸着された内周平面セグメント３を凸部２５と当接部５１とで軸方向から挟むことで、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。
【００５８】
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い。よって、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。
【００５９】
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に対してズラ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。
【００６０】
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
【００６１】
図６に第１の変形実施形態を示す。この図６に示す変形実施形態は、凸部２５及び当接部５１（ピン５１ｂ、パッド５１ａ）を夫々１個ずつ設けた点のみが、前実施形態（図４参照）と異なる。なお、凸部２５を１個とし当接部５１を２個としてもよく、各個数を逆にしてもよい。また、当接部５１のピン５１ｂは省略できる。これらの変形実施形態においても、基本的には前実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６２】
図７に第２の変形実施形態を示す。この図７に示す変形実施形態は、凸部２５を１個とし、当接部５１がバキュームパッド２２で吸着されたセグメント３の周方向端面４６、４８に当接するようにした点のみが、最初の実施形態（図４参照）と異なる。当接部５１は、移動台６の保持部本体２１に、トンネル径方向の内外に回動可能に設けられている。保持部本体２１には、当接部５１をトンネル径方向外方に回動してセグメント３の周方向端面４６、４８に当接させる当接位置と、当接部５１をトンネル径方向内方に回動してセグメント周方向端面４６、４８からトンネル径方向内方に待避させる待避位置とに切り換える第２アクチュエータ（図２のジャッキ５２、ブラケット５５、５７と同様の構成）が設けられている。この変形実施形態においても、基本的には前実施形態と同様の作用効果を奏する。
【００６３】
また、エレクタ１の凸部２５は、図５に示すように、セグメント３の切羽側端面２３に形成された凹部２４に挿入されるのものに限られず、セグメント３の切羽側端面２３に形成された係合孔４５に、差し込まれるものでもよい。
【００６４】
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】
【００６５】
【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の凸部及び当接部を、夫々、離間位置及び待避位置とした図である。
【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】本発明の変形実施形態を示す説明図（図４に対応する図）である。
【図７】本発明の別の変形実施形態を示す説明図（図４に対応する図）である。
【符号の説明】
【００６６】
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
６ 移動台
２２ バキュームパッド
２３ セグメントの切羽側端面
２４ 凹部
２５ 凸部
３０ 第１アクチュエータ（第１ジャッキ）
４６ セグメントの周方向端面
４８ セグメントの周方向端面
５０ セグメントの坑口側端面
５１ 当接部
５２ 第２アクチュエータ（第２ジャッキ）
【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、
セグメントを保持すると共に、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移動台と、
該移動台に設けられ、組み立てるセグメントの内周面を吸着するバキュームパッドと、 上記移動台に設けられ、上記バキュームパッドにより吸着された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と、
上記移動台に設けられ、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの坑口側端面又は周方向端面に当接する当接部と
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】
上記凸部を、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの凹部に係合させる係合位置と、上記凹部から離間させる離間位置とに移動させる第１アクチュエータと、
上記当接部を、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの坑口側端面又は周方向端面に当接させる当接位置と、上記坑口側端面又は周方向端面からトンネル径方向内方に待避させる待避位置とに移動させる第２アクチュエータと
を備えた請求項１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、
セグメントを保持すると共に、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移動台と、
該移動台に設けられ、組み立てるセグメントの内周面を吸着するバキュームパッドと、 上記移動台に設けられ、上記バキュームパッドにより吸着された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と、
上記移動台に設けられ、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの坑口側端面又は周方向端面に当接する当接部と
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】
上記凸部を、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの凹部に係合させる係合位置と、上記凹部から離間させる離間位置とに移動させる第１アクチュエータと、
上記当接部を、上記バキュームパッドにより吸着されたセグメントの坑口側端面又は周方向端面に当接させる当接位置と、上記坑口側端面又は周方向端面からトンネル径方向内方に待避させる待避位置とに移動させる第２アクチュエータと
を備えた請求項１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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−７０９９６（Ｐ２０１０−７０９９６Ａ）
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−２４０７１７（Ｐ２００８−２４０７１７）
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年４月２日（２０１０．４．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年９月１９日（２００８．９．１９）
【出願人】（０００００００９９）株式会社ＩＨＩ (5,014)
【出願人】（０００００２２９９）清水建設株式会社 (2,433)
【Ｆターム（参考）】
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