JP4161501B2

JP4161501B2 - Segment positioning device

Info

Publication number: JP4161501B2
Application number: JP37474299A
Authority: JP
Inventors: 貴祥若月; 研吾松尾; 宏明富松
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-12-28
Filing date: 1999-12-28
Publication date: 2008-10-08
Anticipated expiration: 2019-12-28
Also published as: JP2001182499A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シールド掘削機におけるセグメント位置決め装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３〜図６は従来のセグメント位置決め装置を備えたシールド掘削機の一例を示しており、図３はシールド掘削機の側面断面図、図４は従来のセグメント位置決め装置の側面断面図、図５は図４の正面図、図６は６軸パラレルマニピュレータの概念図である。
【０００３】
図３において、Ｓはトンネルを覆工する既設セグメント、１はシールド掘削機のカッタフェース、４はシールド掘削機本体、５はシールド掘削機の後胴であり、該後胴５は掘削円周面の土砂の崩壊を防ぐ役目を有している。
【０００４】
シールド掘削機本体４にはスラスト軸受６を介してカッタフェース１が軸方向に支持され、カッタフェース１とシールド掘削機本体４との間には外軸受７及び内軸受８が円周方向に配設されている。カッタフェース１の回転中心軸２は中心軸受９を介してシールド掘削機本体４に支持されている。
【０００５】
カッタフェース１にはリングギヤ１０が設けられ、リングギヤ１０にはピニオン１１が噛み合っている。シールド掘削機本体４にはピニオン１１に接続されたモータ１２が設けられており、モータ１２の駆動により、ピニオン１１及びリングギヤ１０を介してカッタフェース１が該カッタフェース１の回転中心軸２を中心に回転する。
【０００６】
シールド掘削機本体４の後部内面にはシールドジャッキ１３が円周方向に沿って複数設けられ、シールドジャッキ１３が伸張することにより既設セグメントＳの前部側面を押し付けながらシールド掘削機本体４を前進させる。
【０００７】
前記カッタフェース１後面の空間部３の下部には電動機２６で駆動されるスクリューコンベア２５の導入口が開口している。該スクリューコンベア２５は右上がりに配置され、搬送方向下流端の排出口は排泥管１８の上部に開口している。排泥管１８はＡ矢印方向に排泥する。
【０００８】
図４において、シールド掘削機本体４の後胴５には、環状のエレクタ支持板３１が鉛直に取り付けられ、エレクタ支持板３１には複数個のローラ１６が後胴５の中心軸に対して円周上に配設され、該ローラ１６によって環状の回転体１７が回動自在に支持されている。
【０００９】
回転体１７は、鉛直面１７ａと、後胴５の中心軸と平行にフランジ状に延びる外周面１７ｂとを備えていて、外周面１７ｂが前記ローラ１６によって支持されており、更に、外周面１７ｂの内周側にはリングギヤ１７ｃが刻設されており、また、回転体１７の鉛直面１７ａの内部には前記スクリューコンベア２５等を配置するための貫通口１７ｄが設けられている。
【００１０】
エレクタ支持板３１にはモータ１４が固定されており、該モータ１４によって回転するピニオン１５が、前記回転体１７のリングギヤ１７ｃに噛み合っており、前記モータ１４の駆動により回転体１７が、シールド掘削機本体４の軸心を中心に旋回されるようになっている。
【００１１】
回転体１７の後方には、結合部材２０を介して門型部材１９が取り付けられている。回転体１７の回転により門型部材１９はトンネルの内周面に沿う方向に回転される。即ち、モータ１４、ピニオン１５、リングギヤ１７ｃ、ローラ１６及び回転体１７によって門型部材１９の回転方向作動機構が構成されている。
【００１２】
前記結合部材２０の後方にはガイド部材２９が設けられており、前後ジャッキ２８の作動で門型部材１９がガイド部材２９に沿ってトンネル軸方向（図４において左右方向）に前後動する。更に門型部材１９は上下ジャッキ２７の作動でトンネル半径方向（図３において上下方向）に上下動する。つまり、上下ジャッキ２７及び前後ジャッキ２８により、夫々門型部材１９の半径方向動作機構及び前後方向動作機構が構成されている。
【００１３】
図４、図５において、門型部材１９は前記スクリューコンベア２５に干渉することなく上下、前後動及び旋回することが可能となるように門型に構成されている。
【００１４】
門型部材１９の下部は保持板３０を構成しており、該保持板３０の下面には、シールド掘削機本体４の軸心と平行な揺動板３８が、６軸パラレルマニピュレータ３２を介して支持されている。該揺動板３８の下面には把持装置２２が設けられ、把持装置２２によってセグメントＳ₀が把持されるようになっている。
【００１５】
６軸パラレルマニピュレータ３２を図６により説明する。図６は６軸パラレルマニピュレータ３２の機構概念図を示している。
【００１６】
６軸パラレルマニピュレータ３２は、６本のシリンダ３３（３３ａ〜３３ｆ）から成り、シリンダ３３ａ，３３ｂ、シリンダ３３ｃ，３３ｄ、シリンダ３３ｅ，３３ｆ同士が一体となって継手３６により揺動板３８に支持されている。シリンダ３３のロッド３４（３４ａ〜３４ｆ）は、シリンダ３３ｆ，３３ａのロッド３４ｆ，３４ａ、シリンダ３３ｂ，３３ｃのロッド３４ｂ，３４ｃ、シリンダ３３ｄ，３３ｅのロッド３４ｄ，３４ｅ同士が一体となって継手３７により保持板３０に支持されている。これによりシリンダ３３ａ〜３３ｆは側面から見た際に鋸刃状のジグザク配置となっている。各シリンダ３３ａ〜３３ｆには制御弁３５（図４）が設けられ、図示しない油圧源から油圧をシリンダの内部に個別に給排することで、ロッド３４ａ〜３４ｆが個別に伸縮される。
【００１７】
６本のシリンダ３３ａ〜３３ｆのストローク制御を行うことにより、揺動板３８にＸ、Ｙ、Ｚ、α、β、γの６方向（周方向、前後方向、径方向、ピッチング、ローリング、ヨーイング）の動きを発生させることができる。
【００１８】
次に作用を説明する。前述したシールド掘削機では、シールド掘削機本体４のシールドジャッキ１３を伸張させ、既設セグメントＳの前部側面を押し付けながらシールド掘削機本体４を前進させる。一方、モータ１２の駆動によりカッタフェース１を回転させる。これにより、シールド掘削機本体４は前方の土砂を切削しながら前進する。切削された土砂は、カッタフェース１後面の空間部３の下部に集められる。カッタフェース１後面の空間部３に集められた土砂は、スクリューコンベア２５及び排泥管１８によりシールド掘削機本体４の右側後方に搬送されて外部に排出される。
【００１９】
次に、複数のシールドジャッキ１３のいずれか一つを縮み方向に作動して既設セグメントＳとの間に空間を形成する。把持装置２２にてセグメントＳ₀を把持し、回転方向作動機構のモータ１４、半径方向作動機構の上下ジャッキ２７、前後方向作動機構の前後ジャッキ２８を夫々作動させて門型部材１９を移動させ、把持セグメントＳ₀を前記空間の位置に荒位置決めする。次に、６軸パラレルマニピュレータ３２の６本のシリンダ３３ａ〜３３ｆの動作を組み合わせることにより、揺動板３８に周方向Ｘ、前後方向Ｙ、径方向Ｚ、ピッチングα、ローリングβ、ヨーイングγの動きを発生させ、既設セグメントＳに対し把持セグメントＳ₀の合わせ面及び内外面を合致させる微調整を行う。
【００２０】
この時、既設セグメントＳに対して把持セグメントＳ₀を押し付けることにより、セグメント相互間に備えられている図示しないシールパッキンを押し潰すように変形させて密着した状態に保持させる。
【００２１】
この状態で、図３に示すように、既設セグメントＳと把持セグメントＳ₀のボルト孔（図示省略）にピース間ボルト２３及びリング間ボルト２４を挿入し、ナットによって締め付けることにより、既設セグメントＳに把持セグメントＳ₀を結合する。この作業の繰り返しにより所定長さのトンネルを覆工する。
【００２２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上述したシールド掘削機では、回転するセグメント位置決め装置の内部を通してスクリューコンベア２５等の機器を設置する際に、セグメント位置決め装置が機器と干渉し、このために保持板３０と揺動板３８との間に十分な可動範囲をもつ６軸パラレルマニピュレータ３２を収容することが困難な場合がある。特に中小口径のシールド掘削機では干渉の問題が厳しくなる場合がある。
【００２３】
このために、図３〜図６に示した従来技術では、回転方向作動機構の他に、半径方向作動機構、前後方向作動機構を特別に設けて、把持セグメントＳ₀の大きなストロークでの荒調整を行い、６軸パラレルマニピュレータ３２では微調整のみを行うようにしており、構造が非常に複雑化し、把持セグメントＳ₀の位置決め操作も面倒になるという問題を有していた。
【００２４】
本発明は、上記従来の問題点を解決するべくなしたもので、簡単な構成でセグメントの荒位置決めから微調整までを容易に行うことができ、しかも把持セグメントを既設セグメントに密着させる操作を小型の構成にて容易に行えるようにしたセグメント位置決め装置を提供することを目的とする。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、シールド掘削機にて掘削したトンネルの内面に、セグメントを把持して回転、位置決めを行い既設セグメントに連結することによりトンネルを覆工するシールド掘削機のセグメント位置決め装置であって、シールド掘削機本体の後部に設けられる回転体の後部に、周方向の一部外側にセグメントの把持装置が備えられた揺動板を所要の間隔を有して配置し、回転体と揺動板との間を、回転体の周方向に配置した６軸パラレルマニピュレータにより連結して揺動板を６自由度で移動できるようにし、且つ回転体における揺動板の把持装置に対応した位置に、シールド掘削機本体の軸方向に延びて揺動板の押し引きを行う圧着マニピュレータを備えたことを特徴とするセグメント位置決め装置、に係るものである。
【００２６】
上記手段において、回転体及び揺動板における６軸パラレルマニピュレータ及び圧着マニピュレータが配置された内側位置に、貫通口を備えてもよい。
【００２７】
本発明によれば、揺動板を回転体に対向配置し６軸パラレルマニピュレータで支持させるようにしたので、可動範囲の大きい直動シリンダを使用することができ、６本のシリンダのストロークの制御を行うことにより、揺動板の把持装置に支持した把持セグメントを、周方向、前後方向、径方向、ピッチング、ローリング、ヨーイングの６自由度に所要のストロークで移動させて把持セグメントを位置決めすることができる。従って、従来技術における半径方向動作機構及び前後動作機構を不要にできるばかりでなく、従来技術における６軸パラレルマニピュレータによる微調整の機能を兼ね備えることができるので、従来技術に比して、構成の大幅な簡略化と操作性の向上が達成できる。
【００２８】
更に、回転体における揺動板の把持装置に対応する位置に、シールド掘削機本体の軸方向に延びて揺動板の押し引きを行う圧着マニピュレータを備えたので、把持セグメントを既設セグメントに押し付けて密着させる力を小型（小径）のシリンダで得ることができる。このように、６軸パラレルマニピュレータのみによってセグメントの密着力を得る方式に比して、１本の圧着マニピュレータで大きな密着力を得ることができ、よって６軸パラレルマニピュレータはセグメントの位置決めができる容量を備えていればよいので、６軸パラレルマニピュレータを小型（小径）なものとすることができる。
【００２９】
また、回転体と揺動板における６軸パラレルマニピュレータ及び圧着マニピュレータが配置された内側位置に、貫通口を形成しているので、スクリューコンベア等の配置が容易になる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図示例と共に説明する。
【００３１】
図１は本発明の一例に係るセグメント位置決め装置の側面断面図、図２は図１のセグメント位置決め装置の斜視図である。なお従来技術において説明した部分と同じ部分には同じ符号を付して説明を省略する。
【００３２】
図１、図２に示すように、シールド掘削機に回転可能に備えられている回転体１７に対し、所要の間隔を有して対向するように鉛直方向の揺動板３９を配置し、該揺動板３９を、回転体１７の周方向に配置した６軸パラレルマニピュレータ４０によって支持する。揺動板３９の周方向一部の外側には、把持装置４７が備えられた保持板４６が固定されている。
【００３３】
６軸パラレルマニピュレータ４０のシリンダ４１、ロッド４２は、図６に示した６軸パラレルマニピュレータ３２のシリンダ３３、ロッド３４と、配置される方向及び伸縮ストロークが異なるのみで同じ作用を有するものであり、各シリンダ４１は、制御弁４５による油圧の給排によって、シリンダ４１内を摺動するピストンに固着したロッド４２を作動させる図示しない伸び側、縮み側の圧油室を備えた複動型のアクチュエータを構成している。
【００３４】
各シリンダ４１は、図６のシリンダ３３と同様に、側面から見た際に鋸刃状のジグザク配置となるように、継手４３，４４によって回転体１７と揺動板３９における外周位置に接続されている。この時、各シリンダ４１は、揺動板３９が回転体１７に対していかなる位置、姿勢をとっても３つ以上が同時に平行にならないように傾斜配置している。
【００３５】
回転体１７における揺動板３９の把持装置４７に対応した位置には、シールド掘削機本体４の軸方向に延びて揺動板３９の押し引きを行うようにした圧着マニピュレータ４８を備えている。圧着マニピュレータ４８は、シリンダ４９の基端が継手５０により回転体１７に接続され、ロッド５１端が継手５２により揺動板３９に接続されている。
【００３６】
回転体１７及び揺動板３９における６軸パラレルマニピュレータ４０、及び圧着マニピュレータ４８が配置された内側中央位置には、回転体１７の貫通口１７ｄに対応するように貫通口５３が形成されていて、スクリューコンベア２５等を収容できるようになっている。
【００３７】
次に本発明の作用を図１、図２を用いて説明する。
【００３８】
図１、図２において、モータ１４を駆動してピニオン１５を回転すると、リングギヤ１７ｃを介してローラ１６に支持された回転体１７が回転し、回転体１７に６軸パラレルマニピュレータ４０を介して支持された揺動板３９が回転する。これにより、揺動板３９に固定された保持板４６の把持装置４７に支持された把持セグメントＳ₀は、所要の位置に回転して周方向の位置決めをすることができる。
【００３９】
更に、図示しない油圧源の圧油を６本のシリンダ４１の制御弁４５により夫々適宜図示しない延び側、縮み側の圧油室に給排して、６軸パラレルマニピュレータ４０の６本のシリンダ４１による大きな可動範囲で揺動板３９をストロークさせて、把持セグメントＳ₀の前後方向、径方向の位置を任意に位置決めすることができる。
【００４０】
上記６軸パラレルマニピュレータ４０は、微調制御も可能であり、揺動板３９を介して把持セグメントＳ₀に、図６と同様のＸ、Ｙ、Ｚ、α、β、γの６方向の動きを確実に発生させて、既設のセグメントＳに対し把持セグメントＳ₀の合わせ面及び内外面を正確に位置合わせ（姿勢調整）することができる。
【００４１】
上記したように、回転体１７に対向するように設けた揺動板３９を支持する６軸パラレルマニピュレータ４０の各シリンダ４１は、伸縮ストロークを大きくしてもスクリューコンベア２５等に干渉する恐れもなく、揺動板３９の十分な移動量を確保することができ、よって従来技術における半径方向動作機構、前後動作機構を備えた構成に比して、構成の大幅な簡略化と操作性の向上とを図ることができる。
【００４２】
一方、把持セグメントＳ₀を位置決めする際には、既設セグメントＳに対して把持セグメントＳ₀を押し付けることにより、セグメント相互間に備えられている図示しないシールパッキンを押し潰して密着力を保持する必要がある。
【００４３】
この時、回転体１７における揺動板３９の把持装置４７に対応する位置に、シールド掘削機本体４の軸方向に延びて揺動板３９の押し引きを行うようにした圧着マニピュレータ４８を備えているので、把持セグメントＳ₀を既設セグメントＳに押し付けて所要の密着力を得る作用を、小型（小径）のシリンダ４９で得ることができる。この把持セグメントＳ₀を既設セグメントＳに密着させる作動は、６軸パラレルマニピュレータ４０は把持セグメントＳ₀の位置を保持するのみの推力を保持させた状態として、圧着マニピュレータ４８を伸長させることによって行う。
【００４４】
従って、上記によれば、６軸パラレルマニピュレータ４０のみによって把持セグメントＳ₀の密着力を得る方式に比して、１本の圧着マニピュレータ４８で大きな密着力を得ることができ、６軸パラレルマニピュレータ４０は把持セグメントＳ₀の位置決めができる容量を備えていればよいので、６軸パラレルマニピュレータを小型（小径）なものとすることができる。
【００４５】
また、回転体１７と揺動板３９における６軸パラレルマニピュレータ４０及び圧着マニピュレータ４８が配置された内側位置に、貫通口１７ｄ，５３を形成しているので、スクリューコンベア２５等の配置は容易である。
【００４６】
なお、本発明の実施の形態例においては、６軸パラレルマニピュレータを同一諸元のシリンダを用いて説明したが、用途によっては諸元の異なるアクチュエータを組み合わせて構成することも可能であること、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加えること、等は勿論である。
【００４７】
【発明の効果】
本発明によれば、揺動板を回転体に対向配置し６軸パラレルマニピュレータで支持させるようにしたので、可動範囲の大きい直動シリンダを使用することができ、６本のシリンダのストロークの制御を行うことにより、揺動板の把持装置に支持した把持セグメントを、周方向、前後方向、径方向、ピッチング、ローリング、ヨーイングの６自由度に所要のストロークで移動させて把持セグメントを位置決めすることができる。従って、従来技術における半径方向動作機構及び前後動作機構を不要にできるばかりでなく、従来技術における６軸パラレルマニピュレータによる微調整の機能を兼ね備えることができるので、従来技術に比して、構成の大幅な簡略化と操作性の向上が達成できる効果がある。
【００４８】
更に、回転体における揺動板の把持装置に対応する位置に、シールド掘削機の軸方向に延びて揺動板の押し引きを行う圧着マニピュレータを備えたので、把持セグメントを既設セグメントに押し付けて密着させる力を小型（小径）のシリンダで得ることができる。従って、６軸パラレルマニピュレータにて把持セグメントの密着力を得る方式に比して、１本の圧着マニピュレータで大きな密着力を得ることができ、よって６軸パラレルマニピュレータはセグメントの位置決めができる容量を備えていればよいので、６軸パラレルマニピュレータを小型（小径）なものとすることができる効果がある。
【００４９】
また、回転体と揺動板における６軸パラレルマニピュレータ及び圧着マニピュレータが配置された内側位置に、貫通口を形成しているので、スクリューコンベア等の配置が容易になる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の掘削機のセグメント位置決め装置の側面断面図である。
【図２】図１のセグメント位置決め装置の斜視図である。
【図３】シールド掘削機の側面断面図である。
【図４】従来のセグメント位置決め装置の側面断面図である。
【図５】図４の正面図である。
【図６】図４の６軸パラレルマニピュレータの概念図である。
【符号の説明】
４シールド掘削機本体
１７回転体
１７ｄ貫通口
３９揺動板
４０６軸パラレルマニピュレータ
４７把持装置
４８圧着マニピュレータ
５３貫通口
Ｓ既設セグメント
Ｓ₀ セグメント（把持セグメント）[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a segment positioning device in a shield excavator.
[0002]
[Prior art]
3 to 6 show an example of a shield excavator provided with a conventional segment positioning device, FIG. 3 is a side sectional view of the shield excavator, FIG. 4 is a side sectional view of the conventional segment positioning device, and FIG. Is a front view of FIG. 4, and FIG. 6 is a conceptual diagram of a 6-axis parallel manipulator.
[0003]
In FIG. 3, S is an existing segment covering the tunnel, 1 is a cutter face of a shield excavator, 4 is a shield excavator body, 5 is a rear trunk of the shield excavator, and the rear trunk 5 is an excavation circumferential surface. It has a role to prevent the collapse of earth and sand.
[0004]
The cutter excavator body 4 supports a cutter face 1 in the axial direction via a thrust bearing 6, and an outer bearing 7 and an inner bearing 8 are arranged in the circumferential direction between the cutter face 1 and the shield excavator body 4. It is installed. The rotation center shaft 2 of the cutter face 1 is supported on the shield excavator body 4 via a center bearing 9.
[0005]
A ring gear 10 is provided on the cutter face 1, and a pinion 11 is engaged with the ring gear 10. The shield excavator main body 4 is provided with a motor 12 connected to a pinion 11. When the motor 12 is driven, the cutter face 1 is centered on the rotation center axis 2 of the cutter face 1 via the pinion 11 and the ring gear 10. Rotate to.
[0006]
A plurality of shield jacks 13 are provided on the inner surface of the rear portion of the shield excavator body 4 along the circumferential direction, and the shield excavator body 4 is advanced while pressing the front side surface of the existing segment S by extending the shield jack 13. .
[0007]
An inlet of a screw conveyor 25 driven by an electric motor 26 is opened at the lower part of the space 3 on the rear surface of the cutter face 1. The screw conveyor 25 is disposed to the upper right, and a discharge port at the downstream end in the conveying direction is opened above the mud pipe 18. The mud drain 18 drains in the direction of arrow A.
[0008]
In FIG. 4, an annular erector support plate 31 is vertically attached to the rear cylinder 5 of the shield excavator body 4, and a plurality of rollers 16 are circularly mounted on the erector support plate 31 with respect to the central axis of the rear cylinder 5. An annular rotator 17 is disposed on the circumference and is rotatably supported by the roller 16.
[0009]
The rotating body 17 includes a vertical surface 17a and an outer peripheral surface 17b extending in a flange shape in parallel with the central axis of the rear cylinder 5. The outer peripheral surface 17b is supported by the roller 16, and the outer peripheral surface 17b. A ring gear 17c is engraved on the inner peripheral side, and a through-hole 17d for arranging the screw conveyor 25 and the like is provided inside the vertical surface 17a of the rotating body 17.
[0010]
A motor 14 is fixed to the erector support plate 31, and a pinion 15 that rotates by the motor 14 meshes with a ring gear 17 c of the rotating body 17. It is turned around the axis of the main body 4.
[0011]
A gate-shaped member 19 is attached to the rear side of the rotating body 17 via a coupling member 20. The portal member 19 is rotated in the direction along the inner peripheral surface of the tunnel by the rotation of the rotating body 17. In other words, the motor 14, the pinion 15, the ring gear 17 c, the roller 16, and the rotating body 17 constitute a rotational direction operating mechanism for the portal member 19.
[0012]
A guide member 29 is provided behind the coupling member 20, and the portal member 19 is moved back and forth along the guide member 29 in the tunnel axis direction (left and right direction in FIG. 4) by the operation of the front and rear jacks 28. Furthermore, the gate-shaped member 19 moves up and down in the tunnel radial direction (up and down direction in FIG. 3) by the operation of the upper and lower jacks 27. That is, the upper and lower jacks 27 and the front and rear jacks 28 constitute a radial direction movement mechanism and a front and rear direction movement mechanism of the gate-type member 19, respectively.
[0013]
4 and 5, the gate-shaped member 19 is configured in a gate shape so as to be able to move up and down, back and forth, and turn without interfering with the screw conveyor 25.
[0014]
A lower part of the gate-shaped member 19 constitutes a holding plate 30, and a rocking plate 38 parallel to the axis of the shield excavator body 4 is disposed on the lower surface of the holding plate 30 via a six-axis parallel manipulator 32. It is supported. A gripping device 22 is provided on the lower surface of the swing plate 38, and the segment S ₀ is gripped by the gripping device 22.
[0015]
The 6-axis parallel manipulator 32 will be described with reference to FIG. FIG. 6 shows a conceptual diagram of the mechanism of the six-axis parallel manipulator 32.
[0016]
The six-axis parallel manipulator 32 includes six cylinders 33 (33a to 33f), and the cylinders 33a and 33b, the cylinders 33c and 33d, and the cylinders 33e and 33f are integrally supported by a swing plate 38 by a joint 36. ing. The rod 34 (34a to 34f) of the cylinder 33 is composed of the rods 34f and 34a of the cylinders 33f and 33a, the rods 34b and 34c of the cylinders 33b and 33c, and the rods 34d and 34e of the cylinders 33d and 33e. It is supported by the holding plate 30. As a result, the cylinders 33a to 33f have a saw-tooth zigzag arrangement when viewed from the side. Each cylinder 33a to 33f is provided with a control valve 35 (FIG. 4), and the rods 34a to 34f are individually expanded and contracted by individually supplying and discharging hydraulic pressure from a hydraulic source (not shown) into the cylinder.
[0017]
By controlling the strokes of the six cylinders 33a to 33f, the swing plate 38 has six directions X, Y, Z, α, β, γ (circumferential direction, front-rear direction, radial direction, pitching, rolling, yawing). Movement can be generated.
[0018]
Next, the operation will be described. In the shield excavator described above, the shield jack 13 of the shield excavator body 4 is extended, and the shield excavator body 4 is advanced while pressing the front side surface of the existing segment S. On the other hand, the cutter face 1 is rotated by driving the motor 12. Thereby, the shield excavator main body 4 moves forward while cutting forward soil and sand. The cut earth and sand are collected in the lower part of the space 3 on the rear surface of the cutter face 1. The earth and sand collected in the space 3 on the rear face of the cutter face 1 is conveyed to the right rear side of the shield excavator main body 4 by the screw conveyor 25 and the sludge discharge pipe 18 and discharged to the outside.
[0019]
Next, any one of the plurality of shield jacks 13 is operated in the shrinking direction to form a space between the existing segment S. The gripping device 22 grips the segment S ₀ , and the portal member 19 is moved by operating the motor 14 of the rotational direction operating mechanism, the upper and lower jacks 27 of the radial direction operating mechanism, and the front and rear jacks 28 of the front and rear direction operating mechanism, respectively. the gripping segment S ₀ to rough positioning to the position of the space. Next, by combining the operations of the six cylinders 33 a to 33 f of the six-axis parallel manipulator 32, the swing plate 38 moves in the circumferential direction X, the front-rear direction Y, the radial direction Z, the pitching α, the rolling β, and the yawing γ. It is generated, a fine adjustment to match the mating surfaces and inner and outer surfaces of the gripping segments S ₀ to the existing segment S.
[0020]
At this time, by pressing the gripping segment S ₀ with respect to the existing segment S, deformed so as to crush the seal packing (not shown) are provided between the segments each other is held in close contact with.
[0021]
In this state, as shown in FIG. 3, the inter-piece bolt 23 and the inter-ring bolt 24 are inserted into the bolt holes (not shown) of the existing segment S and the gripping segment S ₀ , and tightened with nuts. coupling the gripping segment S _0. By repeating this work, a tunnel having a predetermined length is covered.
[0022]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the shield excavator described above, when installing a device such as the screw conveyor 25 through the inside of the rotating segment positioning device, the segment positioning device interferes with the device. It may be difficult to accommodate the 6-axis parallel manipulator 32 having a sufficient movable range in between. Especially in the case of shield excavators with small and medium diameters, the problem of interference may become severe.
[0023]
For this purpose, in the prior art shown in FIG. 3 to FIG. 6, in addition to the rotation direction operation mechanism, a radial direction operation mechanism and a front / rear direction operation mechanism are specially provided to roughly adjust the gripping segment S _{0 with} a large stroke. was carried out, and to perform only the six-axis parallel the manipulator 32 fine adjustment, the structure is very complicated, the positioning operation of the gripping segment S ₀ also had a problem of cumbersome.
[0024]
The present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, and can easily perform from rough positioning to fine adjustment of a segment with a simple configuration, and further, the operation for bringing the gripping segment into close contact with the existing segment is small. It is an object of the present invention to provide a segment positioning device that can be easily configured.
[0025]
[Means for Solving the Problems]
The present invention relates to a segment positioning apparatus for a shield excavator that covers a tunnel by gripping and rotating and positioning the segment on the inner surface of a tunnel excavated by a shield excavator and connecting the segment to an existing segment. An oscillating plate provided with a segment gripping device at a part of the outer side in the circumferential direction is disposed at a rear portion of the rotating body provided at the rear portion of the excavator body with a predetermined interval. Are connected by a six-axis parallel manipulator arranged in the circumferential direction of the rotating body so that the rocking plate can be moved in six degrees of freedom, and the shield is positioned at a position corresponding to the rocking plate gripping device in the rotating body. The present invention relates to a segment positioning device including a crimping manipulator that extends in the axial direction of an excavator body and pushes and pulls a swing plate.
[0026]
In the above means, a through hole may be provided at an inner position where the 6-axis parallel manipulator and the crimping manipulator in the rotating body and the swing plate are arranged.
[0027]
According to the present invention, since the swing plate is disposed opposite to the rotating body and supported by the six-axis parallel manipulator, a linear cylinder having a large movable range can be used, and the stroke control of the six cylinders can be performed. To position the gripping segment by moving the gripping segment supported by the gripping device of the oscillating plate with a required stroke in six degrees of freedom in the circumferential direction, the front-rear direction, the radial direction, pitching, rolling and yawing. Can do. Therefore, not only can the radial motion mechanism and the front-rear motion mechanism in the prior art be made unnecessary, but also a fine adjustment function by the 6-axis parallel manipulator in the prior art can be provided, so that the configuration is greatly increased compared to the prior art. Simplification and improved operability can be achieved.
[0028]
In addition, a crimping manipulator that extends in the axial direction of the shield excavator main body and pushes and pulls the swinging plate is provided at a position corresponding to the swinging plate gripping device in the rotating body, so that the gripping segment is pressed against the existing segment. The close contact force can be obtained with a small (small diameter) cylinder. Thus, compared to a method in which the adhesion force of the segment is obtained only by the 6-axis parallel manipulator, a large adhesion force can be obtained by one crimping manipulator, and thus the 6-axis parallel manipulator has a capacity for positioning the segment. As long as it is provided, the 6-axis parallel manipulator can be made small (small diameter).
[0029]
Moreover, since the through-hole is formed in the inner position where the 6-axis parallel manipulator and the crimping manipulator are arranged in the rotating body and the swing plate, the arrangement of the screw conveyor or the like is facilitated.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0031]
FIG. 1 is a side sectional view of a segment positioning device according to an example of the present invention, and FIG. 2 is a perspective view of the segment positioning device of FIG. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the part same as the part demonstrated in the prior art, and description is abbreviate | omitted.
[0032]
As shown in FIG. 1 and FIG. 2, a vertical rocking plate 39 is disposed so as to face the rotating body 17 rotatably provided in the shield excavator with a predetermined interval. The swing plate 39 is supported by a six-axis parallel manipulator 40 disposed in the circumferential direction of the rotating body 17. A holding plate 46 provided with a gripping device 47 is fixed to the outer side of a part of the swing plate 39 in the circumferential direction.
[0033]
The cylinder 41 and the rod 42 of the 6-axis parallel manipulator 40 have the same action as the cylinder 33 and the rod 34 of the 6-axis parallel manipulator 32 shown in FIG. Each cylinder 41 is a double-acting actuator provided with an unillustrated expansion-side and contraction-side pressure oil chamber that actuates a rod 42 fixed to a piston that slides within the cylinder 41 by supplying and discharging hydraulic pressure by a control valve 45. Is configured.
[0034]
Each cylinder 41 is connected to the outer peripheral position of the rotating body 17 and the swing plate 39 by joints 43 and 44 so that when viewed from the side, the cylinder 41 has a saw-tooth zigzag arrangement when viewed from the side. ing. At this time, the cylinders 41 are inclined so that three or more of the swinging plates 39 are not parallel to each other regardless of the position and posture of the rocking plate 39.
[0035]
A crimping manipulator 48 that extends in the axial direction of the shield excavator body 4 and pushes and pulls the swing plate 39 is provided at a position corresponding to the gripping device 47 of the swing plate 39 in the rotating body 17. In the crimping manipulator 48, the base end of the cylinder 49 is connected to the rotating body 17 by a joint 50, and the end of the rod 51 is connected to the swing plate 39 by a joint 52.
[0036]
A through-opening 53 is formed at the inner central position of the rotating body 17 and the swing plate 39 where the 6-axis parallel manipulator 40 and the crimping manipulator 48 are disposed so as to correspond to the through-opening 17d of the rotating body 17. The screw conveyor 25 and the like can be accommodated.
[0037]
Next, the operation of the present invention will be described with reference to FIGS.
[0038]
1 and 2, when the motor 14 is driven to rotate the pinion 15, the rotating body 17 supported by the roller 16 rotates via the ring gear 17c, and is supported by the rotating body 17 via the 6-axis parallel manipulator 40. The rocking plate 39 thus rotated rotates. Thereby, the grip segment S ₀ supported by the grip device 47 of the holding plate 46 fixed to the swing plate 39 can be rotated to a required position and positioned in the circumferential direction.
[0039]
Further, the pressure oil from the hydraulic source (not shown) is supplied to and discharged from the pressure oil chambers on the extending side and the contracting side (not shown) by the control valves 45 of the six cylinders 41, respectively. and the swing plate 39 is stroked in a large range of movement according to, the longitudinal direction of the gripping segment S _0, it is possible to arbitrarily position the position in the radial direction.
[0040]
The 6-axis parallel manipulator 40 can also be finely controlled, and moves in the six directions X, Y, Z, α, β, and γ similar to those in FIG. 6 to the gripping segment S ₀ via the swing plate 39. It is possible to surely generate and accurately align (posture adjustment) the alignment surface and the inner and outer surfaces of the gripping segment S ₀ with respect to the existing segment S.
[0041]
As described above, each cylinder 41 of the six-axis parallel manipulator 40 that supports the swing plate 39 provided so as to face the rotating body 17 does not interfere with the screw conveyor 25 or the like even if the expansion stroke is increased. Thus, a sufficient amount of movement of the swing plate 39 can be ensured, and therefore, the configuration is greatly simplified and the operability is improved as compared with the configuration including the radial motion mechanism and the longitudinal motion mechanism in the prior art. Can be achieved.
[0042]
On the other hand, in positioning the grip segment S _0, by pressing the gripping segment S ₀ with respect to the existing segment S, necessary to maintain the adhesive force by crushing a seal packing (not shown) are provided between the segments each other There is.
[0043]
At this time, a crimping manipulator 48 that extends in the axial direction of the shield excavator body 4 and pushes and pulls the swing plate 39 is provided at a position corresponding to the gripping device 47 of the swing plate 39 in the rotating body 17. Therefore, the action of obtaining the required adhesion force by pressing the gripping segment S ₀ against the existing segment S can be obtained with the small (small diameter) cylinder 49. The operation of bringing the gripping segment S ₀ into close contact with the existing segment S is performed by extending the crimping manipulator 48 in a state where the six-axis parallel manipulator 40 holds a thrust force that only holds the position of the gripping segment S ₀ .
[0044]
Therefore, according to the above, it is possible to obtain a large adhesion force with one crimping manipulator 48 as compared with a method in which the adhesion force of the gripping segment S ₀ is obtained only by the 6-axis parallel manipulator 40, and the 6-axis parallel manipulator 40. Can be provided with a capacity capable of positioning the gripping segment S ₀ , so that the 6-axis parallel manipulator can be made small (small diameter).
[0045]
Moreover, since the through-holes 17d and 53 are formed in the rotary body 17 and the rocking | swiveling board 39 in the inner position in which the 6-axis parallel manipulator 40 and the crimping manipulator 48 are arrange | positioned, arrangement | positioning of screw conveyor 25 grade | etc., Is easy. .
[0046]
In the embodiment of the present invention, the 6-axis parallel manipulator has been described using a cylinder having the same specification. However, depending on the application, it may be configured by combining actuators having different specifications. It goes without saying that various modifications are made without departing from the scope of the present invention.
[0047]
【The invention's effect】
According to the present invention, since the swing plate is disposed opposite to the rotating body and supported by the six-axis parallel manipulator, a linear cylinder having a large movable range can be used, and the stroke control of the six cylinders can be performed. To position the gripping segment by moving the gripping segment supported by the gripping device of the oscillating plate with a required stroke in six degrees of freedom in the circumferential direction, the front-rear direction, the radial direction, pitching, rolling and yawing. Can do. Therefore, not only can the radial motion mechanism and the front-rear motion mechanism in the prior art be made unnecessary, but also a fine adjustment function by the 6-axis parallel manipulator in the prior art can be provided, so that the configuration is greatly increased compared to the prior art. There is an effect that simplification and improvement in operability can be achieved.
[0048]
In addition, a crimping manipulator that extends in the axial direction of the shield excavator and pushes and pulls the swinging plate is provided at a position corresponding to the swinging plate gripping device on the rotating body. The force to be generated can be obtained with a small (small diameter) cylinder. Therefore, compared with the method of obtaining the adhesion force of the gripping segment with a 6-axis parallel manipulator, a large adhesion force can be obtained with one crimping manipulator, and thus the 6-axis parallel manipulator has a capacity for positioning the segment. Therefore, there is an effect that the 6-axis parallel manipulator can be made small (small diameter).
[0049]
Moreover, since the through-hole is formed in the inner position where the 6-axis parallel manipulator and the crimping manipulator are arranged in the rotating body and the swing plate, there is an effect that the arrangement of the screw conveyor or the like is facilitated.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view of a segment positioning device for an excavator according to the present invention.
2 is a perspective view of the segment positioning device of FIG. 1. FIG.
FIG. 3 is a side sectional view of a shield excavator.
FIG. 4 is a side sectional view of a conventional segment positioning device.
FIG. 5 is a front view of FIG. 4;
6 is a conceptual diagram of the 6-axis parallel manipulator of FIG. 4;
[Explanation of symbols]
4 Shield excavator main body 17 Rotating body 17d Through-hole 39 Oscillating plate 40 6-axis parallel manipulator 47 Gripping device 48 Crimp manipulator 53 Through-hole S Existing segment S ₀ segment (gripping segment)

Claims

シールド掘削機にて掘削したトンネルの内面に、セグメントを把持して回転、位置決めを行い既設セグメントに連結することによりトンネルを覆工するシールド掘削機のセグメント位置決め装置であって、シールド掘削機本体の後部に設けられる回転体の後部に、周方向の一部外側にセグメントの把持装置が備えられた揺動板を所要の間隔を有して配置し、回転体と揺動板との間を、回転体の周方向に配置した６軸パラレルマニピュレータにより連結して揺動板を６自由度で移動できるようにし、且つ回転体における揺動板の把持装置に対応した位置に、シールド掘削機本体の軸方向に延びて揺動板の押し引きを行う圧着マニピュレータを備えたことを特徴とするセグメント位置決め装置。A segment positioning device for a shield excavator that covers the tunnel by gripping and rotating and positioning the segment on the inner surface of the tunnel excavated by the shield excavator and connecting to the existing segment. At the rear part of the rotating body provided at the rear part, an oscillating plate provided with a segment gripping device on a partly outer side in the circumferential direction is arranged with a required interval, and between the rotator and the oscillating plate, It is connected by a 6-axis parallel manipulator arranged in the circumferential direction of the rotating body so that the rocking plate can be moved with six degrees of freedom, and the shield excavator body is positioned at a position corresponding to the rocking plate gripping device in the rotating body. A segment positioning device comprising a crimping manipulator that extends in an axial direction and pushes and pulls an oscillating plate.

回転体及び揺動板における６軸パラレルマニピュレータ及び圧着マニピュレータが配置された内側位置に、貫通口を備えたことを特徴とする請求項１記載のセグメント位置決め装置。2. The segment positioning device according to claim 1, wherein a through-hole is provided at an inner position where the six-axis parallel manipulator and the crimping manipulator are arranged in the rotating body and the swing plate.